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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Fermentação alcoólica com leveduras de características floculantes em reator tipo torre com escoamento ascendente
metadata.dc.creator: Pacheco, Thályta Fraga
metadata.dc.contributor.advisor1: Ribeiro, Eloizio Julio
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Resende, Miriam Maria de
metadata.dc.contributor.referee1: Cardoso, Vicelma Luiz
metadata.dc.contributor.referee2: Kamimura, Eliana Setsuko
metadata.dc.description.resumo: O etanol tem sido considerado como um combustível alternativo para diminuir problemas ambientais e energéticos no mundo, em razão da escassez e alta dos preços dos combustíveis fósseis, e da poluição causada por estes. O setor sucroalcooleiro brasileiro acredita que será um dos maiores fornecedores mundiais de álcool combustível e de tecnologias para montagem de destilarias em outros países. Portanto, tecnologias capazes de melhorar o desempenho da produção do setor ganham importância fundamental no país. Dessa forma, o presente trabalho estudou o processo de produção de etanol utilizando um reator tubular de escoamento ascendente com recirculação externa e uma cepa de leveduras com características floculantes. Avaliou-se o rendimento, a produtividade de etanol e a concentração residual de sacarose por meio de um delineamento composto central, no qual a porcentagem de células no inóculo variou de 4,7 a 45,3%, a concentração de sacarose de 100 a 220 g/L e a vazão de recirculação de 2,6 a 17,1 mL/s como variáveis. Todos os experimentos foram conduzidos até o completo consumo da sacarose presente no meio, entretanto, fixou-se o tempo de análise das respostas em sete horas, com base nos testes preliminares realizados. A cepa não apresentou capacidade de flocular e formar flocos bem definidos, porém teve alta capacidade de sedimentação. A vazão de recirculação exerceu pouca influência sobre as respostas analisadas. Estas foram fortemente influenciadas pela concentração celular no inóculo. Foram avaliadas duas condições de máximo, uma fornecida pela análise das superfícies de resposta (45% de células no inóculo, concentração inicial de sacarose de 200 g/L e vazão de recirculação de 15 mL/s) e outra pelo ponto estacionário do rendimento (33% de células no inóculo, concentração inicial de sacarose de 180 g/L e vazão de recirculação de 12,7 mL/s). O ponto estacionário do rendimento foi a melhor condição, dentre as avaliadas, para se conduzir uma fermentação alcoólica utilizando-se esta cepa e a configuração de reator em estudo. Obteve-se, nesse experimento, um rendimento de 98%, produtividade de 13,4 getanol/L.h e concentração residual de sacarose de 3,1 g/L. Os modelos obtidos pelo método das superfícies de resposta apresentaram boa reprodutibilidade, pois previram, para esse caso, um rendimento de 100%, produtividade de 13,5 getanol/L.h e concentração residual de sacarose de 7,4 g/L. Foi feito também um estudo cinético desse processo de fermentação alcoólica nas condições otimizadas pelo planejamento experimental. O modelo cinético de Tosetto foi ajustado para os dados experimentais. A fermentação alcoólica, usando um reator tipo torre com uma cepa de leveduras com características floculantes forneceu maior produtividade e rendimentos quando comparados a dados reportados pela literatura ou a processos industriais de produção de etanol.
Abstract: Ethanol has been considered an alternative biofuel to replace oil reducing environmental and energy problems in the world. The Brazilian sugar industry believes that it will be one of the world's largest suppliers of alcohol fuel and technology to other countries. Therefore, technologies that improve the performance of the sector output gain importance in the country. Thus, in this work was studied the ethanol fermentation using upflow tower reactor with external recirculation and one strain of yeast with flocculent characteristics. It was evaluated the ethanol yield, productivity and the residual sucrose concentration through a central composite design (CCD), in which the percentage of cells in the inoculum ranged from 4.7 to 45.3%, sucrose concentration from 100 to 220 g/L and the recycle flow rate from 2.6 to 17.1 mL/s as variables. All experiments were conducted until the complete consumption of medium sucrose, however it was chosen seven hours for analysis of responses in the CCD. The strain did not show ability to form flakes well defined, but presented capacity of sedimentation. The recirculation stream exerted little influence on the analyzed responses. These were heavily influenced by the inoculum cell concentration. The responses were also influenced by initial sucrose concentration. It was evaluated two conditions of maximum responses, one by an analysis of response surfaces (45% of cells in the inoculum, initial sucrose concentration 200 g/L and recirculation flowate of 15 mL/s) and the other by the yield stationary point (33% of cells in the inoculum, initial sucrose concentration in 180 g/L and recycled flow of 12.7 mL/s). The yield stationary point was the best condition among those evaluated to conduct an alcoholic fermentation using this strain and reactor configuration under study. It was obtained in this experiment, an ethanol yield of 98%, productivity of 13.4 gethanol/L.h and a residual sucrose concentration of 3.1 g/L. The models obtained by the response surface presented a good reproducibility, as predicted, for this case, a 100% of yield, 13.5 g/L.h for ethanol productivity and the residual sucrose concentration of 7.4 g/L. A kinetic study of fermentation was realized on the optimized conditions by experimental design. The Tosetto kinetic model was adjusted to the experimental results. The ethanol fermentation in tower reactor using the strain of yeast with flocculent characteristics presented a greater productivity and higher yield when compared to data reported in the literature or in the industrial processes for ethanol production.
Keywords: Álcool
Fermentação
Fermentação alcoólica
Levedura floculante
Reator de escoamento ascendente
Etanol
Alcoholic fermentation
Flocculent yeast
Upflow reactor
Ethanol
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: PACHECO, Thályta Fraga. Fermentação alcoólica com leveduras de características floculantes em reator tipo torre com escoamento ascendente. 2010. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15136
Issue Date: 26-Feb-2010
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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