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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
metadata.dc.creator: Cordeiro, Patrícia Tavares
metadata.dc.contributor.advisor1: Ribeiro, Eloizio Julio
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Lopes, Luís Cláudio Oliveira
metadata.dc.contributor.referee1: Resende, Miriam Maria de
metadata.dc.contributor.referee2: Contiero, Jonas
metadata.dc.description.resumo: O estudo dos processos de fermentação alcoólica tem ganhado destaque nos últimos anos e a cada dia tem crescido a necessidade de otimizar o processo, produzindo cada vez mais e melhor, de forma a garantir um aumento na produção. Os processos tradicionais de fermentação alcoólica que utilizam as células de levedura livres no meio de fermentação, tanto batelada, batelada alimentada quanto contínuo, possuem algumas desvantagens, tais como a necessidade de se inocular um número elevado de células e de um processo para separação das mesmas após a fermentação. Já a técnica utilizando células imobilizadas possibilita a operação sem a necessidade da etapa de separação de células após a fermentação, possibilita a obtenção de elevadas concentrações celulares por unidade de volume de reator, facilita a reutilização dos biocatalisadores, minimiza os tempos mortos além de conferir maior estabilidade às células. O presente trabalho teve como objetivo estudar a cinética da produção de álcool a partir de células de Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em alginato de sódio. Foram realizados testes a fim de verificar a estabilidade dos pellets obtidos utilizando alginato de sódio na concentração de 3% e 2%, sendo que aqueles na maior concentração foram mais estáveis. O tratamento dos pellets com Al(NO3)3 aumentou a estabilidade dos mesmos em relação à ruptura. Foi proposta uma nova configuração de reator que consistiu de um reator de mistura operado em batelada, dotado de uma placa perfurada localizada no centro do reator, cuja finalidade foi impedir a flutuação dos pellets de células imobilizadas durante o processo fermentativo. Para o estudo cinético foram testados diversos modelos visando descrever os perfis das concentrações de substrato e produto no reator e de células no interior dos pellet e no meio líquido. Os modelos cinéticos de Monod, Hinshelwood e Levenspiel foram os mais apropriados para a descrição do processo de produção de etanol utilizando células de Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em alginato, sendo que os parâmetros cinéticos determinados para os três modelos se mostraram adequados para simular os resultados de todos os experimentos realizados.
Abstract: The study of alcoholic fermentation processes has gained prominence in recent years and at each day has increased the need to optimize the fermentation process, producing more and better to ensure an increase in alcohol production. Traditional processes of alcoholic fermentation using free yeast cells in the fermentation medium in a batch, fed-batch or continuous operation have drawbacks, such as the need to inoculate a large number of cells and to include a process for cells separation after the fermentation. On the other hand, processes using immobilized cells allow the operation without the need of a cell separation step after the fermentation, make possible to obtain high cell concentration per unit volume of the reactor, facilitate the biocatalysts reuse, and minimize the dead time besides giving a larger stability of cells. This study aimed to investigate the kinetics of the alcohol production using cells of Saccharomyces cerevisiae immobilized in sodium alginate. Tests were conducted to verify the stability of pellets obtained by using sodium alginate at concentrations of 3% and 2%. Pellets at the highest used concentration were found more stable to collapse. The treatment of the pellets with Al(NO3)3 increased further their stability against collapse. It was proposed a new bioreactor configuration that consisted of a batch stirred reactor with a perforated plate located in the center of the reactor, whose purpose was to prevent pellets fluctuation during the fermentation process. Several kinetic models were tested aiming at describing the substrate, product, and free cell concentration profiles in the bioreactor bulk and immobilized cells concentration profile into the pellets. The kinetic models of Monod, Hinshelwood, and Levenspiel were the most appropriate to describe the process of producing ethanol using cells of Saccharomyces cerevisiae immobilized in sodium alginate, and the kinetics parameters determined for the three models were suitable to represent the results for all conducted experiments.
Keywords: Saccharomyces cerevisiae
Fermentação alcoólica
Imobilização de microrganismos
Cinética da fermentação alcoólica
Alcoholic fermentation
Cells immobilization
Kinetics
Álcool
Cinética química
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: CORDEIRO, Patrícia Tavares. Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio. 2008. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15137
Issue Date: 30-Apr-2008
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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