Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-02-03T15:40:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) raquel_valinhas_valinhas.pdf: 1656761 bytes, checksum: 00017019b4fa3fe531057e5a13df688e (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-03-06T15:03:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) raquel_valinhas_valinhas.pdf: 1656761 bytes, checksum: 00017019b4fa3fe531057e5a13df688e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T15:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) raquel_valinhas_valinhas.pdf: 1656761 bytes, checksum: 00017019b4fa3fe531057e5a13df688e (MD5) Previous issue date: 2016 / A busca por linhagens de leveduras fermentadoras de pentoses ? uma demanda do processo de produ??o de etanol a partir de substratos lignocelul?sicos. A D-xilose, proveniente dos processos de hidr?lise da hemicelulose n?o ? metabolizada por linhagens de leveduras, como as da esp?cie Saccharomyces cerevisiae, convencionalmente utilizadas na maioria dos processos industriais para obten??o de ?lcool de primeira gera??o. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo isolar leveduras naturalmente ocorrentes em biomassas vegetais e avaliar sua capacidade para converter D-xilose em etanol. O isolamento foi conduzido em meio s?lido contendo D-xilose como fonte de carbono. Os isolados foram triados por teste de produ??o de g?s em meio contendo D-xilose e os que apresentaram resultado positivo foram testados para produ??o de etanol. Dos 202 isolados de leveduras capazes de assimilar D-xilose para o crescimento, quatro linhagens apresentaram habilidade em fermentar este a??car. O potencial fermentativo das leveduras selecionadas foi avaliado em meios sint?ticos, onde foram monitorados o crescimento celular e consumo dos a??cares. O teor alco?lico foi determinado ao fim de cada ensaio e as vari?veis do processo foram calculadas. As linhagens isoladas foram identificadas como Galactomyces geotricum e Candida akabanensis, n?o havendo nenhum registro de aplica??o biotecnol?gica para produ??o de biocombust?veis a partir destas linhagens. A produ??o de etanol foi de 4,7 a 14,0 g L-1 e a efici?ncia fermentativa de at? 69%. O processo de bioconvers?o da xilose, contida em hidrolisados hemicelul?sicos, a etanol surge como perspectiva potencial para eventual aplica??o das linhagens de leveduras selecionadas. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Biocombust?veis, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / The screening for new strains of pentose fermenting yeast is a demand for ethanol production process from lignocellulosic substrates. D-xylose from processes of hemicellulose hydrolysis is not metabolized by yeast strains conventionally used in industrial processes for obtaining first generation ethanol, such as Saccharomyces cerevisiae species. In this context, this study aimed to isolate naturally occurring yeasts in vegetal species or its parts and assess their ability to convert D-xylose to ethanol. The isolation was carried out in solid medium containing D-xylose as only carbon source. The isolates were screened by gas production test in medium containing D-xylose and those who had positive results were tested for ethanol production. Of the 202 isolates of yeasts capable of assimilating D-xylose for growth, four strains also showed ability to ferment this sugar. The potential of fermentative selected yeasts has been reported in synthetic media, in which the cell growth and consumption of sugars were monitored. Alcohol content was determined after each run and some process variables were calculated. The isolated strains were identified as Geotricum galactomyces and Candida akabanensis, not having any biotechnological application record for production of biofuels from these species. Ethanol production achieved 4.7 to 14.0 g L-1 and the fermentative efficiency up to 69%. The bioconversion process of xylose (contained in hemicellulose hydrolysates) to ethanol appears as natural perspective for eventual application of selected yeasts.

The transformation of sugar (glucose) into ethanol and CO2 involves 11 reactions in orderly sequence, each catalyzed by a specific enzyme from yeast producing ethanol, for example, Saccharomyces cerevisiae. These yeast require a source of carbon, which can be another glucose or sugar, but also require vitamins and other nutrients such as nitrogen, phosphorus, sulfur, potassium, magnesium, calcium, zinc, manganese, copper, iron, cobalt, iodine and other elements in small quantities. The nutritional needs of yeast during alcoholic fermentation influence the proliferation and cell growth and efficiency of transformation of sugar into alcohol. This study aimed to investigate the effect of supplementation of nutrients in grape juice from the sugar cane to 14º Brix and mash of molasses to 15º Brix on the process of alcoholic fermentation in batch simple, using the commercial formulations A, B and C. These formulations commercial showed in their compositions P2O5, N, MgSO4, MnSO4 and ZnSO4 in different doses for each of the three nutrients trade. The fermentations were conducted in erlenmeyers and shaker type Shaker with agitation (200 rpm) and temperature (± 32°C) controlled with weighing of an hour in hour of erlenmeyers to determine the end of fermentation. The analyses used to evaluate the efficiency of the fermentation process were: "Reducing sugars Totals (ART), sulfuric acidity, pH and alcohol content. The concentrations of nutrients tested were determined trade based on deficiencies of musts. To complement the mash of molasses, it was found that concentrations of nutrients that commercial maximizes the efficiency and productivity in the fermentation process were: 0.20 grams of A / litre of must, 0.50 grams of B / litre of must and 0,30 g of C / liter of juice. And in the mash of broth of cane were: 0.50 grams of A / litre of must, 1 g of B / litre of must and 2 grams of C / liter of juice. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / A transformação de açúcar (glicose) em etanol e CO2 envolve 11 reações em seqüência ordenada, cada qual catalisada por uma enzima específica das leveduras produtoras de etanol, como por exemplo, a Saccharomyces cerevisiae. Essas leveduras exigem uma fonte de carbono, que pode ser glicose ou outro açúcar, mas também exigem vitaminas e outros nutrientes tais como nitrogênio, fósforo, enxofre, potássio, magnésio, cálcio, zinco, manganês, cobre, ferro, cobalto, iodo e outros elementos em quantidades diminutas. As necessidades nutricionais das leveduras durante o processo de fermentação alcoólica influenciam na multiplicação, crescimento celular e eficiência de transformação do açúcar em álcool. O presente trabalho teve por objetivo estudar a influência da complementação de nutrientes em mosto de caldo de cana a 14ºBrix e mosto de melaço a 15ºBrix sobre o processo de fermentação alcoólica em batelada simples, utilizando as formulações comerciais A, B e C. Essas formulações comerciais apresentaram em suas composições P2O5, N, MgSO4, MnSO4 e ZnSO4 em doses diferentes para cada um dos três nutrientes comerciais. As fermentações foram conduzidas em Erlenmeyers e em agitador tipo Shaker com agitação (200 rpm) e temperatura (± 32ºC) controladas, com pesagem de hora em hora dos Erlenmeyers para determinar o final da fermentação. As análises utilizadas para avaliação da eficiência do processo fermentativo foram: Açúcares Redutores Totais (ART), acidez sulfúrica, pH e teor alcoólico. As concentrações testadas dos nutrientes comerciais foram determinadas com base nas deficiências dos mostos. Para complementar o mosto de melaço, estabeleceu-se que as concentrações dos nutrientes comerciais que maximizariam a eficiência e produtividade no processo fermentativo foram: 0,20 g de A/litro de mosto, 0,50 g de B/litro de mosto e 0,30 g de C/litro de mosto. E no mosto de caldo de cana foram: 0,50 g de A/litro de mosto, 1 g de B/litro de mosto e 2 g de C/litro de mosto.

This paper aims to compare qualitatively and quantitatively alcoholic fermentation promoted by yeast Saccharomyces cerevisiae cells immobilized in three inert supports: fiber of dwarf coconut (Cocos nucifera) and two varieties of bamboo (Phyllostachys caniço and Guadua angustifolia). The three materials were also evaluated on their use as supports. The process of immobilization was dumping of equal volumes of materials (two liters) into a suspension of yeast cells (in order of 109 cells / mL) followed by drainage and consequent food with equal volumes of must of molasses. The pH must was adjusted with commercial sulfuric acid to around 4.20 and received addition of 3 ppm of bactericidal for control of bacterial contamination. There was also addition of 10 ppm of nutrient for fermentation in all fermentative cycles. At the end of ninety-one fermentative cycles the process was interrupted, and observed that the three materials have proved physical resistance and that the efficiency of the process and efficiency of fermentation of yeast-coconut system had values above those of yeast-bamboo systems since initial stages, showing to be the fiber of coconut support for the immobilization of cells more efficient. However, around the cycle of number seventy-four, the three systems began to provide similar efficiencies, which suggests that there has been a gradual increase in the number of yeast cells immobilized in systems yeast-bamboo during the cycles. The counting of cells in free media fermented showed that there was satisfactory cell detachment related with the figures already cited in the literature. / O presente trabalho tem como objetivo comparar qualitativa e quantitativamente fermentações alcoólicas promovidas por células de leveduras Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em três suportes inertes: fibra de coco anão (Cocos nucifera) e duas variedades de bambu (Phyllostachys caniço e Guadua angustifolia). Os três materiais também foram avaliados quanto a seu uso como suportes. O processo de imobilização consistiu da imersão de volumes iguais dos materiais (dois litros) em suspensão de células de leveduras (da ordem de 109 células/mL) seguida de drenagem e conseqüente alimentação com volumes iguais de mosto de melaço. O mosto teve o pH corrigido com ácido sulfúrico comercial para cerca de 4,20 e recebeu adição de 3 ppm de bactericida para controle da contaminação bacteriana. Também houve adição de 10 ppm de nutriente para fermentação em todos os ciclos de fermentação. Ao final de noventa e um ciclos fermentativos, o processo foi interrompido, sendo observado que os três materiais mostraram-se resistentes fisicamente e que a eficiência do processo e a eficiência da fermentação do sistema levedura-coco apresentaram valores superiores aos dos sistemas levedura-bambu desde os primeiros ciclos, mostrando ser a fibra de coco um suporte de imobilização de células mais eficaz. Contudo, por volta do ciclo de número setenta e quatro, os três sistemas começaram a apresentar eficiências similares, o que sugere que houve um gradativo incremento do número de células imobilizadas nos sistemas leveduras-bambu no decorrer dos ciclos. As contagens de células livres nos meios fermentados demonstraram que houve desprendimento celular satisfatório com relação a valores já citados na literatura.

Orientador: Prof. Dr. Reynaldo Palácios Bereche / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2015. / No presente trabalho foi desenvolvida uma análise de desempenho da inserção da tecnologia de membranas, visando a potencialização da produção de etanol, e o impacto desta sobre a destilação convencional para a separação do etanol até o grau de etanol hidratado combustível (EHC). A pervaporação com membranas de PDMS (polidimetilsiloxano) foi adotada como alternativa tecnológica para a intensificação da fermentação alcoólica, a partir de sacarose em forma de melaço de cana. Três arranjos de operação de fermentação foram selecionados e avaliados como alternativa à intensificação da operação, a fermentação em batelada com fermentadores SBF (Simple Batch Fermenter) representa o regime transitório, para o regime estacionário foi selecionado um fermentador contínuo, CSTF (Continuous Stirred Tank Fermenter). Na operação semicontínua, o fermentador em batelada alimentada foi selecionado, FBF (Fed-Batch Fermeter). Os três tipos de operação de fermentação (em batelada, contínua e semicontínua) avaliaram-se em função do rendimento, produtividade e tempo de operação. O critério do tempo de operação discriminou-se em tempos totais de fermentação para os fermentadores SBF e FBF, em quanto ao fermentador CSTF o tempo de retenção hidráulica foi usado. Tanto os modelos da cinética da fermentação, como os parâmetros cinéticos foram tomados da literatura e adaptados ao tipo de regime avaliado. Para a explicação da pervaporação foi usada a teoria de solução-difusão, pois segundo a literatura , é a teoria mais apropriada e simples que descreve a transferência de massa através da membrana em uma pervaporação. Os modelos de transferência de massa de Fick e Maxwell-Stefan (MS), foram aplicados para determinar a taxa de transferência de massa na pervaporação, baseada nas características das membranas de PDMS. As permeabilidades do modelo de transferência de massa de Fick foram determinadas. Os parâmetros de sorção e difusão do modelo de MS foram tomados da literatura. Para a membrana de PDMS avaliada, determinou-se um fator de separação de 3,5 para o etanol e 0,14 para água sob as condições normais de fermentação, indicando um fluxo de permeato com um conteúdo de água relativamente baixo (referente à solução fermentativa) e uma concentração de 33 wt.% de etanol no permeato. Fez-se o acoplamento da modelagem dos fermentadores SBF, CSTF e FBF com o modelo de MS da membrana de pervaporação. O modelo de MS apresentou maior exatidão que o modelo de Fick na transferência de massa através da membrana. Também propôs-se os esquemas da operação híbrida para os fermentadores H-SBMF (Hybrid -Simple Batch Membrane Fermenter), H-CSTMF (Hybrid- Continuous Stirred Tank Membrane Fermenter) e H-FBMF (Hybrid-Fed Batch Membrane Fermenter). Para a fermentação híbrida com membranas, além do rendimento, produtividade e tempo de operação foi avaliada a intensificação de etanol. Para o H-SBMF, a produção de etanol aumentou 14,43% em comparação à fermentação convencional, sob as mesmas condições operacionais (Intensificação de etanol) e a produtividade teve um incremento de 2,5 vezes. O H-CSTMF apresentou um incremento máximo de etanol produzido de 30,32%, e a produtividade foi incrementada em uma faixa de 1,1 a 1,7 vezes baseado no tempo de retenção (residencia hidráulica). No H-FBMF atingiu-se até 16,13 % de etanol intensificado e um incremento de 1,6 vezes na produtividade. Os rendimentos de todas as fermentações mantiveram relativamente constantes. Os consumos energéticos (energia térmica e mecânica) foram avaliados com base nos requerimentos energéticos da pervaporação, e consumo energético na etapa de destilação para obter álcool hidratado. Conseguiu-se advertir que houve um declínio do consumo de energia térmica (calor) do processo geral (máximo de 11%), em virtude de um significante aumento da quantidade de etanol produzido na fermentação híbrida. Determinou-se que o consumo de energia na recuperação do permeato, depende explicitamente da área da membrana, o qual foi média de 0,77 kW/m2. / In this study, an analysis of performance of the membrane technology insertion to conventional ethanol production technology has been developed. Membranes separation were considered to enhance the fermentation and distillation areas of conventional process of alcohol-fuel production. Aimed an intensification of alcoholic fermentation by pervaporation with PDMS (Polydimethylsiloxane) membranes, as a back-up technology to accomplish this assignment. Three fermentation operation arrangements were picked and assessed as intensification alternative operation, SBF (Simple Batch Fermenter) for transient regime, CSTF (Continuous Stirred Tank Fermenter) for steady-state fermentation and FBF (Feed Batch Fermenter) for semicontinuous operation. These three types of operation (batch, steady-state and semicontinuous) were evaluated as function of product-yield, productivity and operation time criteria. In batch and fed-batch operation, operation time was specified by total fermentation time, for steady-state operation the operation time criteria was residence time. Fermentation kinetic models and kinetic parameters were obtained from literature and embedded to assessed operation regimes. Pervaporation phenomena was explained by the solution-diffusion theory, since according to literature it is most appropriate and simple theory to describe the mass transfer across pervaporation membranes. Fick and Maxwell-Stefan mass transport model were used to determine the pervaporation mass transfer rate, based in PDMS membranes characteristic. Permeability from Fick model was calculated and sortion and diffusivity parameters from Maxwell-Stefan were obtained from literature. For evaluated PDMS membrane, ethanol and water separation factor of 3.5 and 0.15 were achieved, respectively for a range of normal fermentation concentrations, suggesting a permeate flux with lower water containing than fermentative solution and an ethanol concentration about to 35 %. SBF, FBF and CSTF modeling, Fick and Maxwell-Stefan membrane pervaporation models were adapted and applied together. In addition, a schematic hybrid arrangement for fermenters, H-SBMF (Hybrid -Simple Batch Membrane Fermenter), H-FBMF (Hybrid-Fed Batch Membrane Fermenter) and H-CSTMF (Hybrid-Continuous Stirred Tank Membrane Fermenter) was proposed. Further product-yield, productivity and operation time criteria, performance of membrane pervaporation was evaluated in hybrid-fermentation process. For H-SBMF, product-yield referred to conventional fermentation, under the same operative conditions (ethanol profit) increased 14.43% and 2.5 times higher productivity was achieved. H-CSTMF presented 30.32% higher ethanol profit; instead, the productivity had an increased in range of 1.1-1.7 times. For H-FBMF achieved 16.13% and 1.6 times higher ethanol profit and productivity, respectively. Fermentation energy consumption was estimated based in the energetic needs in pervaporation and energy demand in distillation area, for hydrated ethanol. A decrease of global energy consumption was attended (up to 11%), consequent to a quietly higher ethanol-feed concentration, generated in a simultaneous fermentationpervaporation process. The pervaporation was integrated to high-temperature compressed permete stream, reaching a higher energy-efficient process than a non-integrated pervaporation process. Electrical consumption for permeate recovery was determined and it is only in funtion of membrane area, achieving 0.77 kW/m2.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Blueberries are an original fruit from the northern hemisphere, where it is grown and marketed on a large scale, especially in the United States, Canada, France and Germany. In recent years the blueberry has received special attention especially for its beneficial health properties due to the presence of antioxidant compounds. Currently the production grows gradually, however due to low shelf life, it is necessary to study new ways of processing for products that allow the flavor and functional properties of the fruit to be enjoyed even outside of the crop. The blueberry wine making is an alternative to enlarge the beverage industry and offers to the consumer a value-added product as well as a new market for Brazilian blueberry producers. The objective of this study was to produce wines from blueberries cultivated in Brazil, explore their antioxidant properties and investigate the relationship between fruits and blueberry wines. They also analyze the influence of deacidification and chaptalization in the chemical and sensory characteristics of fermented and observe the behavior of antioxidants compounds and color during storage. Among the cultivars, the cultivar Climax, had the highest phenolic composition, however did not show good extraction. Blueberry wines of Darrow and Elliot cultivars showed the highest concentration of anthocyanins and the highest antioxidant capacity. The use of the calcium carbonate on blueberry wines of Aliceblue cultivar promoted an increase in pH, however the chaptalization with corn syrup originated fermented with high amount of residual sugar and consequently little alcohol. Regarding the preferred color the most preferred wines were those whose red tones stood out in relation to yellow tones, indicating a possible preference for young wines. When stored for 150 days, the alcoholic beverage decreased in anthocyanin content, consistent with the reduction in shades of red. However, a possible transformation of these compounds can justify the increased content of phenolic compounds and maintaining the antioxidant capacity in spite of the oscillation during 150 days of storage. / O mirtilo é uma espécie frutífera originária do hemisfério norte, onde é cultivada e comercializada em larga escala, principalmente nos Estados Unidos, Canadá, França e Alemanha. Nos últimos anos o mirtilo tem recebido atenção especial, principalmente por apresentar potencialidades benéficas à saúde, devido à presença de compostos antioxidantes. Atualmente a produção vem crescendo progressivamente, no entanto por ser um fruto com curta vida de prateleira, faz-se necessário o estudo de novas formas de processamento, para obtenção de produtos que permitam que o sabor e as propriedades funcionais do fruto sejam desfrutados mesmo fora da safra. Neste sentido, as bebidas fermentadas de mirtilo apresentam-se como uma alternativa para a ampliação do setor das bebidas e oferecendo ao consumidor produtos de valor agregado, assim como um novo mercado aos produtores brasileiros de mirtilo. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo produzir fermentados alcoólicos de mirtilo, comparando as características físico-químicas e compostos fenólicos dos frutos com as bebidas obtidas. Além disso, objetivou-se analisar a influência da desacidificação e chaptalização nas características químicas e sensoriais dos fermentados, assim como acompanhar o comportamento dos compostos antioxidantes e cor durante o armazenamento. Dentre as cultivares estudadas, a cultivar Climax, apresentou a maior composição fenólica, no entanto não apresentou boa extração. Os fermentados das cultivares Darrow e Elliot apresentaram o maior conteúdo de antocianinas e a maior capacidade antioxidante. A desacidificação com carbonato de cálcio dos fermentados alcoólicos da cultivar Aliceblue promoveu aumento do pH, no entanto a chaptalização com glicose de milho originou fermentados com elevada quantidade de açúcar residual e consequentemente pouco álcool. Quanto à preferencia de cor, os fermentados favoritos foram aqueles cujos tons vermelhos se sobressaíram em relação aos tons amarelos, indicando uma possível simpatia pelos vinhos jovens. Quando armazenados durante 150 dias, os fermentados alcoólicos apresentaram redução nos teores de antocianinas, coerente com a redução dos tons de vermelho. No entanto uma possível transformação destes compostos pode justificar o aumento do teor de compostos fenólicos, e manutenção da capacidade antioxidante, apesar da oscilação no decorrer dos 150 dias de armazenamento.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3858.pdf: 2949487 bytes, checksum: 64c757182a2e7b7bbbdd55791125cd95 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / The objective of this work was to evaluate the hydrolysis and alcoholic fermentation stages of the sugar cane bagasse (SCB) for second generation ethanol production (2G). Hydrolysis experiments were carried out employing 8%, 10%, 15% and 20% (m/v) solid loads. Samples of in natura SCB and steam exploded SCB were submitted to different pretreatment sequences: water + 4.0% NaOH solution; 1.0% H2SO4 solution + 4.0% NaOH 4%; 1.0% H2SO4 solution + 7.0% NaOH solution; 7.0% NaOH solution; aqueous ammonia; water. Pretreated bagasse was characterized (chemical analysis and SEM) and the mass yield of each sequence was evaluated. This material was employed in hydrolysis experiments using different enzyme loads (33, 65 and 98 FPU/g-cellulose). Three different configurations were evaluated: SHF Separated Saccharification and Fermentation, SSF Simultaneous Hydrolysis and Fermentation, and FB Fed-Batch. In these experiments it was employed Accelerase 1500 enzymatic extract (Genencor). Concerning cellulose loss, SCB pretreated with water and 4.0% of NaOH solution presented the best result (23.9%). For this case, the hemicellulose and ligning removal was 73.7% and 79.1%, respectively. For the others pretreatment sequences the hemicellulose and lignin removal range from 72.3 to 92.2%. For lignin removal the values range from 60.0 and 88.9%. Experiments employing high solid load (20%) resulting in a more concentrated hydrolyzed (ca. 110 g/L). In this experiment it was achieved 64% of cellulose to glucose conversion in 34 hour. The fermentation experiments were carried out employing Saccharomyces cerevisiae yeast (lyophilized commercial). The yield ranges from 75 to 94%. Experiment conducted in the SSF configuration achieved 86.5% of cellulose to ethanol conversion in 14 hours. Experiment carried out in SHF configuration achieved 63.2% of cellulose to ethanol conversion in 37 hours. Experiments carried out in FB configuration reached larger amount of glucose with the same enzyme load employed in batch experiment and at the same time. / O objetivo deste trabalho foi avaliar as etapas de hidrolise enzimatica e fermentacao do caldo hidrolitico do bagaco de cana-de-acucar (BCA) para producao de etanol de segunda geracao (2G). Foram realizados experimentos de hidrolise enzimatica empregando cargas de solidos de 8%, 10%, 15% e 20% (m/v). Amostras de BCA innatura e explodido a vapor foram submetidas a diferentes sequencias de pretratamentos: agua + solucao de NaOH 4%; solucao de H2SO4 1% + solucao de NaOH 4%; solucao de H2SO4 1% + solucao de NaOH 7%; solucao NaOH 7%; amonia aquosa 15%; agua. As amostras de bagaco foram caracterizadas quimica e estruturalmente (MEV). Os rendimentos em cada sequencia de pre-tratamento foram calculados. O material pre-tratado foi submetido a experimento de hidrolise enzimatica com diferentes cargas de enzimas (33, 65 e 98 FPU/g de celulose) e configuracoes (SHF Separated Hydrolysis and Fermentation, SSF Simultaneous Saccharification and Fermentation, e BA Batelada Alimentada). Nestes experimentos foi utilizado extrato enzimatico Accelerase 1500 (Genencor). Na etapa de pre-tratamento a amostra de BCA in natura pre-tratada com agua e solucao de NaOH 4% obteve a menor perda de celulose (23,9%). A remocao de hemicelulose e lignina foi de 73,7% e 79,1%, respectivamente. As demais sequencias de pretratamento obtiveram valores de remocao de hemicelulose entre 72,3% a 92,2% e de remocao de lignina entre 60,0% a 88,9%. Hidrolises realizadas com alta carga de solido (20%) apresentaram um hidrolisado mais concentrado em glicose (ca. 110 g/l), obtendo-se 64% de conversao em 34 horas. Apos a etapa de hidrolise seguiuse a etapa fermentacao. Esses experimentos foram realizados com a levedura Saccharomyces cerevisiae (liofilizado comercial) obtendo-se rendimentos na faixa de 75 a 94%. Experimento realizado na configuracao SSF atingiu 86,5% de conversao de celulose a etanol em 14 horas de experimento. Experimento na configuracao SHF obteve 63,2% de conversao de celulose a etanol em 37 horas. Experimento em BA obteve maior massa de glicose com a mesma quantidade de enzima utilizada no experimento em batelada e no mesmo tempo.

Orientador: José Roberto Fernandes / Banca: Daniela Alonso Bocchini Martins / Banca: João Atilio Jorge / Resumo: O etanol combustível produzido no Brasil apresenta alguns problemas tecnológicos que afetam a sua produção em larga escala, entre estes destacamos a contaminação do processo por microrganismos indesejáveis, e a fermentação de mosto com baixa concentração de açúcares. Neste trabalho estudou-se aspectos relacionados com leveduras contaminantes do processo industrial, e o desempenho fermentativo de linhagens industriais utilizadas em mostos concentrados e suplementados com fontes estruturalmente complexas de nitrogênio. Foram utilizados dois meios básicos, um constituido da base nitrogenada YNB, e outro a base de caldo de cana, no qual foi adicionado diferentes concentrações de sacarose. Estes meios foram suplementados com fonte de nitrogênio que variaram de simples sal inorgânico como sulfato de amônio, e preparações comerciais de hidrolizados enzimáticos (peptona) e ácidos de proteínas (casaminoácidos). Três linhagens industriais foram inoculadas em mosto a base de caldo de cana contendo sacarose 22%, 30% e 35% (p/v), e suplementados com fontes de nitrogênio. A 30°C, em cultivos agitados e não agitados, verificou-se que a utilização completa de sacarose só ocorreu no meios suplementados com uma fonte de nitrogênio. No geral a suplementação com peptona foi a que propiciou fermentação mais eficiente, quando comparada com sulfato de amônio, maior acúmulo de biomassa e manutenção da viabilidade celular. Os estudos mostraram que nas condições de cultivo e com inoculação de baixa densidade celular, é necessária a suplementação para completa utilização da sacarose. No meio com sacarose 35% (p/v), atingiu-se um nível de 14 % (v/v) de etanol no cultivo não agitado e suplementado, sugerindo ser possível a obtenção de vinhos com maior quantidade de etanol, desde que... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The fuel ethanol industry in Brazil has some technological problems that affect its production on a large scale, among those are contamination by undesirable microorganisms, and wine with low ethanol concentration. We study aspects of microbial contamination of industrial processes, and the fermentation performance of industrial strains of concentrated musts supplemented with structurally complex nitrogen sources. We used two basic media, one consisting of a nitrogen base YNB, and another based on sugar cane juice, which was added increasing concentrations of sucrose. These media were supplemented with nitrogen sources varying from simple inorganic salt such as ammonium sulfate, and commercial preparations of enzymatic hydrolysates (peptone) and acidic protein (casaminoacids). Three industrial strains were inoculated into based sugar cane juice containing 22% sucrose, 30% and 35% (w/v) and supplemented with nitrogen sources. At 30°C, in shaken cultures, it was found that the efficient sucrose utilization occurred only in media supplemented with a nitrogen source. In general supplementation with peptone was the one that led to more efficient fermentation compared with ammonium sulfate, with higher biomass accumulation and maintenance of cell viability. Studies have shown that in conditions and with low cell density nitrogen supplementation was required for almost complete sucrose utilization. In sucrose 35% (w/v), it was achieved a level of 14-15% (v/v) ethanol in nitrogen supplemented cultures, suggesting the possibility of producting wines with higher amounts of ethanol in working conditions approaching the limit of yeast alcohol tolerance. The YNB medium was more appropriate to study the demand for nitrogen for different industrial strains. In this medium was also observed that supplementation with... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RenataBT.pdf: 1220401 bytes, checksum: a52c88053d4d3cde9e007821b799d056 (MD5) Previous issue date: 2007-06-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The liquid of the rind of green coconut (LCCV), an effluent stream from the industrial processing of green coconut rind, is rich in sugars and is a suitable feedstock for fermentation. The first step of this study was to evaluate the potential of natural fermentation of LCCV. As the literature did not provide any information about LCCV and due to the difficulty of working with such an organic effluent, the second step was to characterize the LCCV and to develop a synthetic medium to explore its potential as a bioprocess diluent. The third step was to evaluate the influence of initial condensed and hydrolysable tannins on alcoholic fermentation. The last step of this work was divided into several stages: in particular to evaluate (1) the influence of the inoculum, temperature and agitation on the fermentation process, (2) the carbon source and the use of LCCV as diluent, (3) the differences between natural and synthetic fermentation of LCCV, in order to determine the best process conditions. Characterization of LCCV included analyses of the physico-chemical properties as well as the content of DQO, DBO and series of solids. Fermentation was carried out in bench-scale bioreactors using Saccharomyces cerevisiae as inoculum, at a working volume of 5L and using 0.30% of soy oil as antifoam. During fermentations, the effects of different initial sugars concentrations (10 - 20%), yeast concentrations (5 and 7.5%), temperatures (30 - 50?C) and agitation rates (400 and 500 rpm) on pH/sugars profiles and ethanol production were evaluated. The characterization of LCCV demonstrated the complexity and variability of the liquid. The best conditions for ethanol conversion were (1) media containing 15% of sugar; (2) 7.5% yeast inoculum; (3) temperature set point of 40?C and (4) an agitation rate of 500 rpm, which resulted in an ethanol conversion rate of 98% after 6 hours of process. A statistical comparison of results from natural and synthetic fermentation of LCCV showed that both processes are similar / A utiliza??o do l?quido da casca de coco verde (LCCV) em fermenta??o surgiu como uma alternativa ao aproveitamento de um efluente, rico em a??cares ferment?veis, liberado pelas usinas de beneficiamento da casca de coco verde. A primeira fase deste trabalho foi avaliar o potencial fermentativo do l?quido da casca de coco verde atrav?s da fermenta??o natural do l?quido. Por n?o possuir informa??o dispon?vel na literatura e pela dificuldade de se trabalhar com um efluente org?nico, a segunda fase foi realizar a caracteriza??o do l?quido e a elabora??o de um meio sint?tico, para melhor explorar seu potencial como diluente em bioprocessos. A terceira fase, estudar a influ?ncia de taninos iniciais condensados e hidrolis?veis em fermenta??o alco?lica. A ?ltima fase foi dividida em tr?s etapas, na qual se avaliou a influ?ncia da quantidade de in?culo no processo fermentativo; a influ?ncia da fonte de carbono e do uso de LCCV como diluente; a temperatura; a agita??o e, finalmente, o estudo comparativo entre o LCCV in natura e sint?tico, nas condi??es ?timas de processo. Para a caracteriza??o foram realizadas an?lises f?sico-qu?micas do LCCV, bem como os teores de DQO, DBO e s?rie de s?lidos. As fermenta??es foram realizadas em biorreator de bancada, com volume de trabalho de 5L, Saccharomyces cerevisiae e 0,30% de ?leo de soja como antiespumante. Nas fermenta??es foram avaliadas diferentes concentra??es de a??cares iniciais (10 a 20%) e de levedura (5 e 7,5%), e diferentes temperaturas (30 a 50?C) e agita??es (400 e 500rpm). Durante o processo foram analisados o perfil de pH e de a??cares, e a produ??o de etanol. A caracteriza??o do LCCV demonstrou a complexidade e variabilidade do l?quido. As melhores condi??es foram alcan?adas nos meios contendo 7,5% de levedura, 15% de a??cares, 40?C, sob agita??o de 500rpm, sendo obtida uma efici?ncia de convers?o em etanol de 98% ap?s 6 horas de processo. Durante o estudo comparativo do LCCV in natura e sint?tico, atrav?s dos par?metros avaliados durante a fermenta??o, um estudo estat?stico revelou a similaridade do meio sint?tico com o meio natural

A cachaça é uma bebida típica brasileira produzida a partir da destilação do caldo de canade- açúcar fermentado principalmente por Saccharomyces cerevisiae. Grande parte da produção nacional é artesanal, e não há uma preocupação por parte dos produtores quanto ao controle microbiológico da fermentação. Este trabalho objetivou caracterizar a comunidade bacteriana contaminante do fermento utilizado na produção de cachaça. Foram coletadas quatro amostras em um alambique artesanal. A primeira (NA) foi coletada um ano anterior às outras três e utilizada como controle. As restantes foram coletadas ao final do primeiro dia de fermentação (NP), após quinze (NS) e trinta dias (NT) utilizando o mesmo fermento. Um total de 587 seqüências de 16S rDNA foram analisadas, sendo 81 da amostra NA, 177 da amostra NP, 159 da amostra NS e 170 da amostra NT. As análises das seqüências revelaram a presença de 17 gêneros e 27 espécies, além de 27 bactérias não conhecidas. Cento e setenta unidades taxonômicas operacionais (UTOs) foram identificadas utilizando o software DOTUR com uma distância evolucionária de 0.03. Quarenta e três UTOs foram identificadas na amostra controle (NA), 38 na NP, 57 na amostra NS e 38 na terceira amostra (NT). Das 170 UTOs identificadas, apenas dezessete foram identificadas duas vezes em diferentes amostras e somente uma, identificada como Lactobacillus hilgardii, foi identificada três vezes, evidenciando uma grande dinâmica populacional bacteriana durante o processo fermentativo. Análises estatísticas utilizando o software S-LIBSHUFF indicaram diferenças significativas na composição bacteriana entre amostras. Foram encontradas espécies/gêneros ainda não descritas na literatura em fermentos de cachaça, como Weissella cibaria, Leuconostoc citreum e algumas espécies de Lactobacillus. Além destas, várias bactérias não conhecidas também foram identificadas. Os resultados revelaram que a comunidade de bactérias contaminantes do processo fermentativo é muito mais complexa do que se conhecia, com características heterofermentativas e produção de congêneres que provavelmente refletem na qualidade da bebida. Este é o primeiro relato da utilização do método de seqüenciamento do gene 16S rDNA para determinar contaminantes bacterianos em fermentados de cana-de-açúcar para produção de cachaça. / Cachaça is a typical Brazilian spirit made from sugar cane fermented mainly by Saccharomyces cerevisiae. The production is mostly artisanal, and there is no microbiological control during the fermentation process. The objective of this study was to assess the bacterial community associated with the ferment used in the production of cachaça. Four ferment samples were collected from an artisanal still. The first one (NA), was collected one year previously to the other three and constituted a control reference. The remaining three samples were collected at the end of the first day of fermentation (NP), and fifteen (NS) and thirty days (NT) after using this same ferment. A total of 587 16S rDNA sequences were analyzed, being 81 sequences from the NA sample, 177 from NP, 159 from NS, and 170 from the NT sample. Sequence analyses revealed the presence of 17 genus and 27 species plus 27 unknown species. One hundred and seventy operational taxonomic units (OTUs) were identified using the DOTUR software using a cut-off evolutionary distance of 0.03. Forty three were identified in the control (NA) sample, 38 in the NP, 57 in NS, and 38 in the third (NT) sample. Of the 170 OTUs, only seventeen were detected twice in different samples and only one, identified as Lactobacillus hilgardii, was identified thrice, indicating a dynamic nature of the bacterial community during the fermentation process. Statistical analysis using the software S-LIBSHUFF indicated significant differences in the bacterial composition among samples. Our analyses also allowed to identify several bacteria not yet described as contaminants of the cachaça ferment, such as Weissella cibaria, Leuconostoc citreum and some Lactobacillus species. In addition, several unknown bacteria were also detected. The results revealed a much larger bacterial contaminant community present in the fermentative process of cachaça than previously reported with heterofermentative ability to produce secondary compounds which probably influence the quality of the final beverage. This is the first report on the utilization of the 16S rDNA sequencing method to assess the bacterial diversity of sugar cane fermentation for the production of cachaça.

O presente estudo relata a avaliação da metodologia de microplaqueamento em gotas como uma forma alternativa para contagem da bactéria Lactobacillus fermentum CCT 1407 em cultura isolada, ou em cultura mista com Saccharomyces cerevisiae, utilizando o meio de cultivo MRS e actidiona como inibidor da levedura. A análise dos resultados revelou que a metodologia de microplaqueamento em gotas foi equivalente ao plaqueamento em profundidade, o qual é a metodologia rotineiramente utilizada. Este trabalho também relata o comportamento das linhagens Fleischmann, PE-2 e M-26 quando em cultivo misto com a bactéria L. fermentum CCT 1407 durante seis reciclos fermentativos realizados com mosto composto de 30% de melaço e 70% caldo de cana, incubados à temperatura de 32 o C. Foi utilizada a análise de variância para analisar as variáveis e análise sob o esquema parcelas subdivididas no tempo em delineamento blocos ao acaso. Os resultados obtidos mostram que ocorreram reduções de viabilidade nos tratamentos realizados com a linhagem Fleischmann promovendo um estímulo à multiplicação bacteriana, porém, os tratamentos com a linhagem PE-2 apresentaram menores reduções de viabilidade e o estímulo à multiplicação bacteriana foi menor. Ao comparar a o comportamento das linhagens M-26 e PE-2 durante a fermentação em cultivo misto com L. fermentum CCT 1407 não houve diferença estatística significativa, através do teste F, para os seguintes parâmetros: viabilidade celular, rendimento fermentativo, teor alcoólico, massa microbiana e glicerol, sendo detectada diferença significativa para os parâmetros contaminação bacteriana e pH do vinho delevurado. Para o início do experimento comparativo entre as linhagens M-26 e PE-2 foi inoculada a bactéria (1,5.10 6 UFC.mL -1 ) e ao final do sexto ciclo as contaminações foram 3,3.10 7 UFC.mL -1 e 6,0.10 7 UFC.mL -1 nos tratamentos realizados com as linhagens M-26 e PE-2, respectivamente. O aumento da contaminação bacteriana estimulou a formação de glicerol. O teor de trealose apresentou relação positiva com a viabilidade sendo considerado um indicador das condições fisiológicas da levedura, independentemente da linhagem avaliada. / The present study reports the evaluation of pour plate method in drops as an alternative to count the bacteria L. fermentum CCT 1407 in isolated culture, or in mixed culture with Saccharomyces cerevisiae, using the means of cultivation MRS and actidiona as inhibitor of yeast. The analysis of the results revealed that the pour plate method was equivalent to the in depth plate method, which is the methodology most commonly used. This study also presents the behavior of the strain Fleischmann, PE-2 and M-26 when in mixed culture with the bacteria L. fermentum CCT 1407 for six fermentative re cycles accomplished with composed must of 30% of molasses and 70% cane broth, incubated to the temperature of 32 o C. The variance analysis was used to analyze the variables. The obtained results show viability reductions in the treatments accomplished with the strain Fleischmann promoting bacterial multiplication, even so, the treatments with the strain PE-2 presented smaller viability reductions and the incentive to the bacterial multiplication was also smaller. When comparing the behavior of the both strains, M-26 and PE-2, during the fermentation in mixed cultivation with L. fermentum CCT 1407 there was no significant statistical difference, according to the results of the test F, for the following parameters: cellular viability, fermentative output, alcohol content, microbial mass, and glycerol. Significant difference was just detected for the parameters of bacterial contamination and pH of the wine. For the beginning of the first fermentative cycle it was inoculated 1,5.10 6 UFC.mL -1 and at the end of the sixth cycle the contamination was 3,3.10 7 UFC.mL -1 and 6,0.10 7 UFC.mL -1 in the treatments accomplished with the strains M-26 and PE-2, respectively. The increase of bacterial contamination stimulated the glycerol formation and the trehalose content-presented positive relationship with the viability being considered an indicator of the physiologic conditions of the yeast, regardless the appraised yeast strains.