Avaliação de condições operacionais na fermentação alcoólica VHG empregando diferentes cepas de Saccharomyces cerevisiae

vii CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 8 1.1 OBJETIVOS 9 1.1.1 Objetivos Específicos 9 CAPÍTULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 11 2.1 ETANOL 11 2.2 FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 15 2.2.1 Microrganismos 16 2.2.2 Matérias-primas 18 2.3 FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA VHG 22 2.4 FATORES QUE AFETAM A FERMENTAÇÃO 24 2.4.1 Meio de cultura 24 2.4.2 Temperatura 28 2.4.3 pH e aeração 29 2.4.4 Concentração de inibidores e estresses 31 2.5 PROCESSOS DE FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA 34 2.5.1 Batelada 35 2.5.2 Batelada alimentada 35 2.5.3 Contínuo 36 2.6 CONFIGURAÇÕES DE REATORES 37 2.6.1 Reator de tanque agitado (STR) 37 2.6.2 Reator Airlift 38 CAPÍTULO 3 MATERIAL E MÉTODOS 40 3.1 MATERIAL 40 3.1.1 Locais de execução da pesquisa 40 3.1.2 Microrganismos 40 3.1.3 Meios de cultura 41 3.1.3.1 Meio de cultura do inóculo 41 3.1.3.2 Meio de fermentação 41 3.2 METODOLOGIA EXPERIMENTAL 41 3.2.1 Fermentações em bateladas repetidas 41 3.2.2 Fermentação VHG em reator Air-lift com FL-20 43 3.2.3 Estudo da influência conjunta da temperatura, concentrações de substrato e célula 44 3.3 METODOLOGIA ANALÍTICA 47 3.3.1 Determinação das concentrações de açúcares e de etanol 47 3.3.2 Determinação da concentração de leveduras e viabilidade celular 47 3.3.3 Caracterização do caldo e melaço de cana-de-açúcar 48 3.3.4 Ensaio de floculação 49 3.4 CÁLCULOS RELACIONADOS ÀS FERMENTAÇÕES 49 3.4.1 Rendimento 49 3.4.2 Produtividade 50 3.4.3 Concentração de etanol expressa em porcentagem volumétrica % (v/v) 50 CAPÍTULO 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 51 4.1 AVALIAÇÃO PRELIMINAR DOS TEMPOS DE FERMENTAÇÃO EM BATELADA PARA DIFERENTES TEMPERATURAS 51 4.2 FERMENTAÇÕES EM BATELADAS REPETIDAS COM DIFERENTES CEPAS DE Saccharomyces cerevisiae EM FERMENTAÇÕES VHG EM DIFERENTES TEMPERATURAS 54 4.2.1 Saccharomyces cerevisiae PE-2 54 4.2.2 Saccharomyces cerevisiae Ethanol Red 59 4.2.3 Saccharomyces cerevisiae Y-904 62 4.2.4 Comparação dos resultados obtidos para as cepas PE-2, Ethanol Red e Y-904 65 4.3 ANÁLISE DA INFLUÊNCIA CONJUNTA DA TEMPERATURA, CONCENTRAÇÕES DE SUBSTRATO E CÉLULA 67 4.3.1 Caracterização do caldo e melaço de cana-de-açúcar 67 4.3.2 Estudo da influência conjunta da temperatura, concentrações de substrato e célula 69 4.3.3 Experimento de validação 84 4.4 FERMENTAÇÃO VHG EM BATELADA REPETIDA COM ESTIRPE FLOCULANTE FL-20... 86 4.5 FERMENTAÇÃO VHG EM REATOR AIR-LIFT COM FL-20 88 CAPÍTULO 5 CONCLUSÕES 92 CAPÍTULO 6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 94 CAPÍTULO 7REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 95 APÊNDICE 109