Produção de etanol utilizando melaço de cana-de-açúcar por Saccharomyces cerevisiae de características floculantes

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Camargos, Cristiane Vieira
• Orientador(a): Santos, Líbia Diniz
• Banca de defesa: Freitas, Fernanda Ferreira , Guidini, Carla Zanella , Oliveira, Liliane Maciel de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Bioetanol; Fermentação HG e VHG; Batelada alimentada; Suplementação; Bioethanol; HG and VHG fermentation; Fed-batch; Supplementation; Alimentos - Indústria; Análise por injeção em batelada; Saccharomyces cerevisiae; Levedos; Fermentação
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/25528; http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.37

Atualmente o Brasil é o segundo maior produtor mundial de etanol, apresentando uma posição favorável por apresentar vantagens na tecnologia de produção, como grandes áreas cultiváveis e condições climáticas favoráveis. Além disso, o Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, a qual é matéria-prima mais eficiente conhecida para a produção de etanol, sendo sua produção a partir do caldo de cana um processo bem estabelecido no país. Estes fatores, juntamente com a crescente demanda mundial por etanol, tornam o Brasil altamente competitivo na sua comercialização. O melaço, principal subproduto da indústria açucareira, apresenta elevadas concentrações de açúcares fermentescíveis, sendo por isso uma potencial matéria-prima para fins de produção de bioetanol. Com a finalidade de reduzir os custos de produção, estudos são impulsionados na direção de encontrar leveduras e processos alternativos que alcancem altos rendimentos e produtividades para a fermentação alcoólica. A utilização de leveduras floculantes na produção do bioetanol permite a eliminação da etapa de centrifugação, uma vez que estas leveduras são facilmente decantáveis na ausência de açúcares fermentescíveis. Adicionalmente, a tecnologia de fermentação sob alta concentração de açúcar, conduzida em batelada alimentada minimiza o efeito da inibição pelo substrato. O objetivo deste trabalho foi estudar as condições da fermentação em batelada alimentada, utilizando uma cepa de Saccharomyces cerevisiae de características floculantes em altas concentrações de melaço de cana-de-açúcar. Foi realizado um estudo da capacidade fermentativa e de floculação de quatro cepas floculantes, que resultou na escolha da cepa Saccharomyces cerevisiae C2/00, doada pelo Centro de Pluridisciplinar de Pesquisas Químicas, Biológicas e Agrícolas (CPQBA). Após a escolha da cepa foi determinado seu tempo de geração utilizando meio sintético, obtendo um valor igual a 1,071 h. Avaliou-se a influência da suplementação com os nutrientes (KH2PO4, MgSO4∙7 H2O, [NH4]2SO4 e extrato de levedura) na fermentação em batelada de meio à base de melaço de cana-de-açúcar em diferentes concentrações, obtendo a maior eficiência (85,4%) utilizando solução de melaço 30,0% v/v sem adição de nutrientes. Verificou-se também que a adição de nutrientes no meio fermentativo à base de melaço não melhora a eficiência do processo para concentrações de melaço acima de 20,5% v/v. A aeração na fermentação NG em batelada alimentada foi estudada como forma de melhorar o processo, entretanto a aeração favoreceu o crescimento celular em detrimento da produção de etanol. Posteriormente avaliou-se três fermentações, HG e VHG, com alimentação à base de melaço com concentrações diferentes de ART. O total de ART adicionado nas fermentações foi de 209, 222 e 250 g/L. A fermentação de 225 g/L de ART resultou em melhor eficiência (89,45%) com concentração final de etanol de 104,4 g/L enquanto a fermentação de 209 g/L de ART apresentou maior produtividade (2,98 g/(L.h)) dentre elas. A concentração máxima de etanol (P’máx) que a levedura C2/00 foi capaz de alcançar foi determinada, obtendo valor igual a 105,35 g/L. A partir dos dados experimentais da fermentação de 225 g/L foi proposto um modelo cinético, onde seus parâmetros foram determinados por meio do ajuste não linear dos dados. A velocidade específica máxima de crescimento foi de 0,555 h-1 com KS e KIS iguais a 2,63 e 12,437 g/L, respectivamente. Os resultados obtidos com os experimentos foram relevantes para a fermentação HG com melaço de cana-de-açúcar utilizando cepa floculante. Para aumentar a concentração de etanol final no vinho outras estratégias devem ser adotadas para que a levedura consiga suportar maiores concentrações de etanol.