Fermentação alcoólica com leveduras de características floculantes em reator tipo torre com escoamento ascendente

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

O etanol tem sido considerado como um combustível alternativo para diminuir problemas ambientais e energéticos no mundo, em razão da escassez e alta dos preços dos combustíveis fósseis, e da poluição causada por estes. O setor sucroalcooleiro brasileiro acredita que será um dos maiores fornecedores mundiais de álcool combustível e de tecnologias para montagem de destilarias em outros países. Portanto, tecnologias capazes de melhorar o desempenho da produção do setor ganham importância fundamental no país. Dessa forma, o presente trabalho estudou o processo de produção de etanol utilizando um reator tubular de escoamento ascendente com recirculação externa e uma cepa de leveduras com características floculantes. Avaliou-se o rendimento, a produtividade de etanol e a concentração residual de sacarose por meio de um delineamento composto central, no qual a porcentagem de células no inóculo variou de 4,7 a 45,3%, a concentração de sacarose de 100 a 220 g/L e a vazão de recirculação de 2,6 a 17,1 mL/s como variáveis. Todos os experimentos foram conduzidos até o completo consumo da sacarose presente no meio, entretanto, fixou-se o tempo de análise das respostas em sete horas, com base nos testes preliminares realizados. A cepa não apresentou capacidade de flocular e formar flocos bem definidos, porém teve alta capacidade de sedimentação. A vazão de recirculação exerceu pouca influência sobre as respostas analisadas. Estas foram fortemente influenciadas pela concentração celular no inóculo. Foram avaliadas duas condições de máximo, uma fornecida pela análise das superfícies de resposta (45% de células no inóculo, concentração inicial de sacarose de 200 g/L e vazão de recirculação de 15 mL/s) e outra pelo ponto estacionário do rendimento (33% de células no inóculo, concentração inicial de sacarose de 180 g/L e vazão de recirculação de 12,7 mL/s). O ponto estacionário do rendimento foi a melhor condição, dentre as avaliadas, para se conduzir uma fermentação alcoólica utilizando-se esta cepa e a configuração de reator em estudo. Obteve-se, nesse experimento, um rendimento de 98%, produtividade de 13,4 getanol/L.h e concentração residual de sacarose de 3,1 g/L. Os modelos obtidos pelo método das superfícies de resposta apresentaram boa reprodutibilidade, pois previram, para esse caso, um rendimento de 100%, produtividade de 13,5 getanol/L.h e concentração residual de sacarose de 7,4 g/L. Foi feito também um estudo cinético desse processo de fermentação alcoólica nas condições otimizadas pelo planejamento experimental. O modelo cinético de Tosetto foi ajustado para os dados experimentais. A fermentação alcoólica, usando um reator tipo torre com uma cepa de leveduras com características floculantes forneceu maior produtividade e rendimentos quando comparados a dados reportados pela literatura ou a processos industriais de produção de etanol.

ASSUNTO(S)

etanol levedura floculante Álcool fermentação ethanol flocculent yeast fermentação alcoólica engenharia quimica reator de escoamento ascendente alcoholic fermentation upflow reactor

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