Aspectos cineticos e operacionais da fermentação alcoolica continua em fermentador cascata com celulas livres e imobilizadas

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

04/09/1987

RESUMO

Foram realizadas fermentações contínuos da levedura Saccharomyces cerevisiae IZ 888 ruim reator multiestágio com células imobilizadas, operando a 33°C e pH entre 2,5 - 3,0. Foi utilizada a técnica de imobilização por adsorção, usando como suporte cubos de 5x5x5 mm de esponja de polietíleno de alta densidade, em leito empacotado. A fim de conseguir características tipo CSTR, cada reator foi dotado de uma bomba centrífuga para recirculação interna . O sistema consta de 6 reatores em serie, um decantador estagiado e de uma bomba peristáltica que permite a reciclagem de células do decantador no primeiro reator numa vazão controlada. Foi estudado o comportamento hidrodinamico das diversas configurações cios reatores através de técnica de injeção de traçador na forma de pulso e degrau, resultando uma configuração final dos reatores, com volume útil equivalente a 89% do volume do reator. Para avaliar o tempo necessário para o estabelecimento do regime estacionário, usou-se a técnica de medição de CO2 gerado, resultando num tempo de operação equivalente a 1,075 vezes o tempo de residência hidráulico do sistema. Nas fermentações contínuas utilizou-se meio semi-sintético, contendo sacarose comercial como fonte de carbono e energia, em concentração de 150 g/l. Foram estudadas os efeitos exercídos pela taxa de diluição, taxa de reciclo e taxa de aeração nos parâmetros fermentativos para células livres e imobilizadas , observando- se que os aumentos da taxa de diluição e da taxa do reciclo resultaram em aumento da produtividade de etanol, atingindo o maior valor, 5,35 (g/L-h ), para o caso de células, imobilizadas , com uma taxa de reciclo de 0,116 e uma taxa de diluição de 0,882 h-1. A taxa de aeração mostrou-se benéfica somente no intervalo de 0,01 a 0,02 VVM, no qual a produtividade aumentou 7,5%, a conversão 5, 6% e o rendimento de etanol 6,5%. Valores superiores da taxa de aeração prejudicaram o processo. Os rendimentos alcoólicos obtidos na quase totalidade dos experimentos foram altos, checando-se obter o máximo teórico possível no caso de células imobilizadas sem reciclo, em altas taxas de diluição. Foi verificada uma forte iniciação pelo etanol nas taxas específicas de crescimento celular, observando-se um ajuste satisfatório do modelo de LEVENSPIEL (eq. 4 . 21) para o caso de células livres, resultando numa cinética exclusivamente inibitória com os parâmetros μ*Máx = 0,254 h-1, n = 2,054 e Pmáx=56g/L. Foi desenvolvido um modelo cinético para sistemas heterogêneos (eq. 4.36), sendo aplicado satisfatoriamente às fermentações cora células imobilizadas, com os parâmetros K= 0,0757 h-1 e n*= 1,270. Os efeitos do tempo de residência celular, concentração de etanol e taxa de aeração na viabilidade celular foram examinados, concluindo-se que a viabilidade diminui com o tempo de residência celular e com a concentração de etanol. A aeração não mostrou-se benéfica no sentido de aumentar a viabilidade celular. Foi proposto um modelo matemático (eq. 4. 43) que permite relacionar satisfatoriamente a viabilidade celular com o tempo de residencia e a concentração de etanol, com os parâmetros d = 0,0047 e m= 0,953 . Observou-se que a imobilização passiva de células de levedura em esponja de polietileno ocorre de forma preferencial nos primeiros estágios, atingindo uma concentração de 55 g/L de massa seca no primeiro reator

ASSUNTO(S)

fermentação microbiologia industrial

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