Influencia da materia-prima no comportamento cinetico de levedura na produção de etanol
Gisele Mantei Tosetto
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP T639i
Campinas, SP : [s.n.], 2002.
83p. : il.
Orientador: Silvio Roberto Andrietta
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: Este trabalho teve por objetivo analisar o comportamento cinético da cepa de levedura (Y904-Mauri do Brasil) em nove méis com diferentes níveis de esgotamento, provenientes de unidades produtoras de açúcar e álcool. Foi avaliada a relação entre a velocidade específica de produção de etanol e...
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Resumo: Este trabalho teve por objetivo analisar o comportamento cinético da cepa de levedura (Y904-Mauri do Brasil) em nove méis com diferentes níveis de esgotamento, provenientes de unidades produtoras de açúcar e álcool. Foi avaliada a relação entre a velocidade específica de produção de etanol e a velocidade específica de crescimento microbiano. Os ensaios foram conduzidos em reator de bancada dotado de sistema de agitação e temperatura controlada. O inóculo utilizado foi uma cepa de levedura comercial encontrada na forma seca. Foram estudadas as cinéticas de produção de etanol, células e de consumo de substrato, assim como o desempenho da cepa em cada matéria-prima no que diz respeito à produtividade e rendimento em etanol. Os parâmetros avaliados foram: concentração de substrato, etanol e células. Para avaliação cinética, utilizou-se seis modelos do tipo não estruturados considerando apenas uma fonte de substrato (ART), sendo eles o de GHOSE & THY AGI, SEVEL Y et alI, JIN et alI., LEE et alI., LEVENSPIEL, GHOSE modificado e um modelo considerando duas fontes de substratos (glicose e frutose) baseado no modelo de GHOSE modificado. Foi desenvolvida uma rotina de ajuste exclusivamente para a determinação dos parâmetros adequados. Os resultados mostraram diferenças de comportamento cinético da cepa para as diferentes matérias primas testadas, assim como diferenças também nos valores dos rendimentos obtidos. Os modelos de GHOSE modificado e JIN et. all., utilizando um único substrato, foram os que mais se adequaram aos dados experimentais, mostrando que a inibição pelo substrato é significativa. Apesar do bom ajuste destes modelos, foi observado valores muito elevados para o parâmetro (Ks) que, para o modelo de GHOSE modificado, representou uma incoerência por ser este maior que o valor de (KJ). Estas incoerências foram eliminadas quando foi utilizado o modelo de GHOSE modificado que levou em consideração dois substratos (glicose e frutose). Em todos os ensaios realizados, observou-se que a velocidade específica de produção de etanol está vinculada a velocidade específica de crescimento microbiano até determinada fase da fermentação, sendo que após esta, observou-se uma diminuição da velocidade de crescimento microbiano, sem que isto ocorresse com a velocidade específica de produção de etanol mostrando que, nesta fase, as mesmas não estão mais associadas. A cinética de produção de glicerol mostrou-se similar ao do etanol, variando somente nos valores de rendimento, onde o do etanol foi 7 a 8 VEZES maior que o do glicerol
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Abstract: The purpose of this work was to analyze the kinetic behavior of the yeast strain (Y904Mauri do Brasil) using nine molasses with different exhaustion levels coming from sugar and alcohol producing units. The relationship was evaluated between the product production specific rate and the...
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Abstract: The purpose of this work was to analyze the kinetic behavior of the yeast strain (Y904Mauri do Brasil) using nine molasses with different exhaustion levels coming from sugar and alcohol producing units. The relationship was evaluated between the product production specific rate and the microbial growth specific rate. The essays were made in a bench bioreactor endowed with agitation system and controlled temperature. The used inoculum was a dry commercial yeast strain. The kinetics of ethanol production, cells consumption and substratum consumption, as well as the strain performance with each raw material, were studied in concern to the ethanol productivity and yield. The evaluated parameters were: substratum, ethanol and cell concentration. For kinetic evaluation, six non-structural models considering only one substratum source (ART) were used. The models were the one of GHOSE & THY AGI, SEVEL Y et alI, ]IN et alI, LEE et alI, LEVENSPIEL, the modified GHOSE and another model considering two sources of substratum (glucose and fructose) which is based on the modified GHOSE model. An adjustment routine was developed exclusively to the appropriate parameters determination. The results showed differences in the strain kinetic behavior with the different raw materials tested as well as differences in the obtained yield values. The modified GHOSE and ]IN et alI models using only one substratum have adapted the most to the experimental data, showing that the substratum inhibition is significant. In spite of the good adjustment of these models, it was observed very elevated Ks values that, in the modified GHOSE model, appeared as an incoherence since it was larger than the KI value. These incoherencies were eliminated when the modified GHOSE model was used considering the influence of the two substrata (glucose and fructose). In all the accomplished rehearsals, it was observed that the ethanol production specific rate was linked to the microbial growth specific rate until a certain fermentation phase and, after this, a decrease in the microbial growth rate was observed. This behavior didn't happen to the ethanol production specific rate showing that, at this phase, these rates are not associated anymore. The glycerol production kinetics showed to be similar the ethanol kinetics diverging only in the yield values - the ethanol yield was 7 to 8 times larger than the glycerol yield
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