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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação das condições de processo na resistência da levedura ao teor final de etanol na fermentação alcoólica
Author: Cruz, Mariana Lopes
First Advisor: Ribeiro, Eloizio Julio
First coorientator: Resende, Miriam Maria de
First member of the Committee: Santos, Líbia Diniz
Second member of the Committee: Guidini, Carla Zanella
Third member of the Committee: Freitas, Fernanda Ferreira
Summary: O aumento do consumo de energia, o esgotamento dos combustíveis fósseis e o aumento das preocupações com o meio ambiente se tornaram fortes justificativas para geração de energia aplicada ao uso de biocombustíveis. Na expansão da produção de bioetanol pelas usinas brasileiras, a incorporação de processos inovadores e o desenvolvimento tecnológico cumpriram um papel essencial, com incremento da eficiência na produção e progressiva redução dos impactos ambientais e economia agrícola, principalmente no que diz respeito à redução do volume de vinhaça, subproduto da fabricação de etanol. Neste trabalho estudou-se a resistência da levedura Saccharomyces cerevisiae Y904 no processo de fermentação alcoólica operando em reator batelada alimentada, analisando o efeito do tempo de alimentação do reator, da temperatura, da concentração de inóculo e substrato sobre o rendimento fermentativo, produtividade e concentração residual de açúcares redutores. Os ensaios foram realizados em reator de bancada utilizando meio sintético à base de sacarose e extrato de levedura. As concentrações de açúcares e etanol foram determinadas por cromatografia líquida (HPLC), e as concentrações de células foram determinadas pelo método espectrofotométrico. Através de uma análise estatística realizada no Software Statistica 7.0 foi possível determinar as faixas que maximizaram as variáveis estudadas no planejamento fatorial e no planejamento composto central. Como resultado, observou-se que a concentração máxima de etanol na qual a produção do mesmo foi completadamente inibida (P máx) foi 137 g/L obtida em 25°C. Foi observado que utilizando a condição gerada no PCC que maximiza as variáveis estudadas, com temperatura de 26°C, 5 horas de enchimento, 240 g/L de concentração de ART e 35 g/L de concentração de inóculo, obteve-se um valor de produtividade de 6,0 g/L.h, 93% de rendimento e 14,4 °GL em 10 horas de fermentação, indicando que as equações de otimização fornecidas pelo PCC conseguiram descrever bem o comportamento do processo de fermentação. Com a levedura adaptada a 4°C, foram obtidos baixos tempos de fermentação e com o uso de caldo de cana como substrato empregando essa mesma levedura adaptada conduziu a altos rendimentos (94%) e produtividades (10,1 g/L.h) quando se utilizou pH de 2,5 no inóculo. A fermentação alcoólica, utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae em reator batelada alimentada forneceu maiores produtividade e rendimento quando comparados a dados reportados pela literatura, nos quais utilizaram as mesmas condições estudadas neste trabalho.
Abstract: The increase in energy consumption, depletion of fossil fuels and growing concerns about the environment have become strong justifications for energy generation applied to the use of biofuels. In expanding production of bioethanol by Brazilian plants, the incorporation of innovative processes and technological development have had a key role, with increased production efficiency and progressive reduction of environmental impacts and agricultural economy, especially with regard to reducing the volume of stillage, a byproduct of ethanol production. In this work was studied the yeast Saccharomyces cerevisiae Y904 resistance in alcoholic fermentation process operating in fed batch reactor by analyzing the effect of the reactor feeding time, temperature, concentration of inoculum and substrate on fermentation yield, productivity and concentration residual reducing sugars. Assays were carried out in a mini fermentor using a synthetic medium sucrose-based and yeast extract. The sugar and ethanol concentrations were determined by liquid chromatography (HPLC), and cell concentrations were determined by spectrophotometric method. Through a statistical analysis in Statistica 7.0 software was possible to determine the tracks that maximized the variables in the factorial experimental design and the Central Composed Design. As a result, it was found that the maximum concentration at which ethanol production thereof was completely inhibited (P\'max) was 137 g/L obtained at 25 °C. It was observed that using the condition that maximizes generated at the CCD variables, temperature 26 °C, 5 hours filling, 240 g/L concentration of ART and 35 g/L of inoculum concentration was obtained a value productivity of 6.0 g /Lh, 93% yield and 14.4 °GL in 10 hours of incubation, indicating that the optimization equations given and managed by the CCD describe the behavior of the fermentation process. With the yeast adapted at 4 °C, were obtained low time of fermentation and using sugarcane juice as the substrate using the same adapted yeast led to higher yields (94%) and productivity (10.1 g/L.h) when using the inoculum pH 2.5. Alcoholic fermentation using Saccharomyces cerevisiae yeast fed-batch reactor provided greater productivity and income when compared to data reported in the literature in which they used the same conditions studied in this work.
Keywords: Etanol
Fermentação alcoólica
Baixas temperaturas
Batelada alimentada
Ethanol
Alcoholic fermentation
Low temperature
Fed batch
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: CRUZ, Mariana Lopes. Avaliação das condições de processo na resistência da levedura ao teor final de etanol na fermentação alcoólica. 2015. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15238
Date of defense: 11-Feb-2015
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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