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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Produção de etanol a partir de melaço de soja hidrolisado enzimaticamente
metadata.dc.creator: Silva, Francielle Batista da
metadata.dc.contributor.advisor1: Coutinho Filho, Ubirajara
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Ribeiro, Eloizio Julio
metadata.dc.contributor.referee1: Cardoso, Vicelma Luiz
metadata.dc.contributor.referee2: Vieira, Patrícia Angélica
metadata.dc.contributor.referee3: Teodoro, Juliana Conceição
metadata.dc.description.resumo: O melaço de soja é um co-produto da produção de farinha de soja concentrada. É rico em açúcares, sendo composto principalmente de sacarose, estaquiose e rafinose. Estaquiose e rafinose não são diretamente fermentescíveis a etanol, mas hidrolisados via enzimas podem ser metabolizados pela levedura Saccharomyces cerevisiae. Neste trabalho estudou-se a produção de etanol por fermentação do melaço de soja em três situações: 1) produção de etanol a partir do melaço de soja in natura pela fermentação com S. cerevisiae; 2) a hidrólise enzimática do melaço de soja por enzimas a base de α-galactosidases e posterior fermentação com levedura S. cerevisiae; 3) produção de etanol por hidrólise enzimática e fermentação simultâneas do melaço de soja. Foram utilizados estudos preliminares de concentração, acompanhamento de fermentações para obtenção de perfis cinéticos, de acompanhamento da hidrólise e planejamentos compostos centrais (PCC) para cada situação. Os estudos de perfis cinéticos e os experimentos de PCCs ocorreram em um bioreator operado em batelada, com volume útil de 1,5 L. Os resultados mostraram que para a fermentação do melaço in natura a concentração de melaço de soja e de inóculo que maximizam o rendimento da fermentação alcoólica encontra-se entre 330 e 400 g/L e entre 30 e 45 g/L, respectivamente em um processo de 9 horas de duração. A faixa que minimiza a concentração de açúcares totais residuais encontra-se entre 180 e 250 g/L para melaço e entre 25 e 45 g/L para inóculo. Observou-se na hidrólise enzimática do melaço de soja que a melhor condição encontra-se entre 50 e 55º C e pH 4,5. As condições de hidrólise que maximizaram o rendimento da fermentação e a concentração de açúcares residuais foram avaliadas em pH 4,5 e 5,5 no processo de hidrólise. Para pH 4,5, a faixa aproximada de enzima correspondente ao máximo rendimento encontra-se entre 0,045 e 0,080% em relação ao peso do substrato. Para a temperatura, a faixa que maximiza o rendimento está entre 54,0 e 56,5ºC. As faixas que minimizam a concentração de açúcares totais residuais foram compreendias entre 0,045 e 0,07% para enzima e 54 e 57oC para temperatura. Para pH 5,5, notou-se que a região que aumenta o rendimento de fermentação está entre 0,035 e 0,055% para porcentagem de enzima e temperatura acima de 58oC e a região que minimiza a quantidade de açúcares residuais das fermentações está entre 0,045 e 0,07% de enzima SM e temperatura acima de 59oC. O tempo de hidrólise foi de 10 horas a 55ºC e a fermentação do melaço hidrolisado estabilizou em 4 horas. Para o processo de hidrólise e fermentação simultâneas, o máximo de rendimento se encontra na faixa de 0,02 a 0,08% de enzima, 30 e 55 g/L de inóculo e entre 30 e 38oC de temperatura. O mínimo de concentração de açúcares residuais do processo se encontra na faixa de 0,02 a 0,05% de enzima, 35 e 50 g/L de inóculo e entre 32 e 36oC de temperatura. O melaço de soja se mostrou um substrato potencial para produção de etanol com levedura Saccharomyces cerevisiae em bioreator batelada nos três processos estudados: fermentação do melaço in natura, hidrólise enzimática e posterior fermentação e hidrólise e fermentação simultâneas.
Abstract: The soybean molasses is a by-product of soybean meal concentrate. It is rich in sugars, mainly composed of sucrose, raffinose and stachyose. Stachyose and raffinose are not directly fermentable to ethanol, but hydrolyzed by enzymes can be metabolized by the yeast Saccharomyces cerevisiae. In this work we studied the production of ethanol from molasses by fermentation of soybean molasses in three situations: 1) production of ethanol from soybean molasses "in natura" by fermentation with S. cerevisiae, 2) the enzymatic hydrolysis of soybean molasses by α-galactosidase and subsequent fermentation with yeast S. cerevisiae, 3) ethanol production by simultaneous enzymatic hydrolysis and fermentation of soybean molasses. Preliminary studies were used for monitoring substrate concentration in fermentations to obtain kinetic profiles, monitoring of the hydrolysis compounds and central composite design (CCD) for each situation. Studies of the experiments and kinetic profiles of CCD occurred in a bioreactor operated in batch with a working volume of 1.5 L. The results showed that for the fermentation of molasses "in natura" the concentration of soybean molasses and inoculum that maximize the efficiency of fermentation is between 330 and 400 g / L and between 30 and 45 g / L, respectively a process of 9 hours. The range that minimizes the total residual sugar concentration is between 180 and 250 g / L molasses and between 25 and 45 g / L inoculum. We observed in the enzymatic hydrolysis of soybean molasses that the best condition is between 50 and 55 ° C and pH 4.5. The hydrolysis conditions that maximized the efficiency of fermentation and the concentration of residual sugars were evaluated at pH 4.5 and 5.5 in the hydrolysis process. For pH 4.5, the approximate range of enzyme corresponding to the maximum yield is between 0.045 and 0.080% on the weight of the substrate. For temperature, the track that maximizes the yield is between 54.0 and 56.5 ° C. The bands that minimize the concentration of total residual sugars were between 0.045 and 0.07% for the enzyme and 54 to 57oC temperature. For pH 5.5, it was noted that the region increases the yield of fermentation is between 0.035 and 0.055% for percentage of enzyme and temperature above 58oC and the region that minimizes the amount of residual sugar fermentation is between 0.045 and 0, SM 07% of enzyme and temperature above 59oC. The hydrolysis time was 10 hours at 55 ° C and hydrolyzed molasses fermentation stabilized in 4 hours. For the process of simultaneous hydrolysis and fermentation, the maximum yield is in the range from 0.02 to 0.08% enzyme, 30 and 55 g / L inoculum and between 30 and 38oC temperature. The minimum concentration of residual sugar is in the process range from 0.02 to 0.05% enzyme, 35 and 50 g / L inoculum and between 32 and 36oC temperature. Soybean molasses proved to be a potential substrate for ethanol production with Saccharomyces cerevisiae in batch bioreactor in the three cases studied: fresh molasses fermentation, enzymatic hydrolysis and subsequent fermentation and simultaneous hydrolysis and fermentation.
Keywords: Melaço de soja
Etanol
Hidrólise enzimática
Soybean molasses
Ethanol
Hydrolysis
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: SILVA, Francielle Batista da. Produção de etanol a partir de melaço de soja hidrolisado enzimaticamente. 2011. 120 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15166
Issue Date: 15-Jul-2011
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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