No description available.

No description available.

No description available.

<p>Promene komponenata i strukture mleka ispitane su tokom fermentacije kori&scaron;ćenjem inokuluma kombuhe kultivisane na crnom čaju zaslađenom saharozom<br />u koncentraciji 10%. Fermentacija mleka sa 2,2% mlečne masti izvr&scaron;ena je na dve različite temperature (37&deg;C i 42&deg;C) i uzorci su analizirani na sledećim pH vrednostima: 6,1; 5,8; 5,4; 5,1; 4,8 i 4,6. Urađena je determinacija i identifikacija produkata fermentacije laktoze kao &scaron;to su: &scaron;ećeri, organske kiseline i masne kiseline. Ispitane su teksturalne i reolo&scaron;ke karakteristike i mikrostruktura uzoraka. Pored toga, utvrđene su sličnosti i razlike uticaja inokuluma kombuhe na proces fermentacije mleka u poređenju sa delovanjem jogurtne, odnosno probiotske starter kulture.<br />Tokom fermentacije mleka u različitim fazama procesa pri odabranim pH vrednostima na 42&deg;C transformi&scaron;e se 14,6% laktoze odnosno 18,2% na 37&deg;C. Sadržaj galaktoze i glukoze koje nastaju fermentacijom i hidrolizom laktoze raste između prve i druge tačke fermentacije (pH=6,07 i pH=5,8). Dominantne organske kiseline tokom fermentacije su L&ndash;mlečna kiselina i sirćetna kiselina. Nije utvrđena značajna razlika u sadržaju masnih kiselina tokom fermentacije mleka kombuhom na 37&deg;C i 42&deg;C. Sadržaj palmitinske kiseline u mleku i uzorcima tokom fermentacije je najveći, zatim slede miristinska, stearinska i oleinska kiselina.<br />Praćenjem procesa fermentacije mleka uz primenu kombuhe na 37&deg;C i 42&deg;C od početne pH vrednosti 6,07 do zavr&scaron;ne 4,6, najznačajnije promene teksturalnih karakteristika (čvrstoće, konzistencije, kohezivnosti i indeksa viskoziteta) i reolo&scaron;kih svojstava zabeležene su između pH=5,4 i 5,1, &scaron;to je u korelaciji sa mikrostrukturom.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Promene viskoziteta u svim uzorcima pokazuju istu regresionu liniju, sa različitim koeficijentima i visokom vredno&scaron;ću r2, osim uzorka proizvedenog primenom jogurtne kulture na pH 5,4. Uzorak dobijen kori&scaron;ćenjem inokuluma kombuhe imao je najveće vrednosti kompleksnog modula, &scaron;to je rezultiralo boljim reolo&scaron;kim karakteristikama gotovog proizvoda.<br />Da bi se definisao empirijski model procesa fermentacije laktoze u mleku delovanjem kombuhe formulisana su prethodno dva matematička modela za kinetiku fermentacije saharoze u tradicionalnom kombuha napitku (na crnom čaju) &ndash; jedan koji opisuje promenu koncentracije saharoze tokom fermentacije, i drugi koji opisuje brzinu fermentacije. Promena koncentracije laktoze na ispitivanim temperaturama 37&deg;C i 42&deg;C sastoji se od dve lag faze između kojih je faza izraženog pada koncentracije. Krive zasićenja pokazuju sigmoidalnu kinetiku na nižim koncentracijama laktoze, ukazujući na kompleksni ne&ndash;Michaelis&ndash;Mentenov tip kinetike.<br />Generalno može se istaći da su primenom inokuluma kombuhe tokom fermentacije mleka u različitim fazama procesa ustanovljene specifične promene komponenata i strukture u poređenju sa efektima delovanja jogurtne odnosno probiotske starter kulture.</p><p>&nbsp;</p> / <p>Changes of milk components and structure were examined during fermentation by kombucha inoculum cultivated on black tea switened with saccharose in a concentration of 10%. The fermentation of milk with 2.2% of milk fat was carried out at two different temperatures (37&deg;C i 42&deg;C) and samples were analyzed at the following pH values: 6.1; 5.8; 5,4; 5.1; 4.8 and 4.6. Determination and identification of the lactose fermentation products, such as: sugars, organic acids and fatty acids were carried out. Textural and rheological characteristics and microstructure of the samples were investigated. Furthermore, the effect of kombucha on the milk fermentation process was compared with the effect of yoghurt and probiotic starter culture.<br />During milk fermentation at various stages of the process 14.6% of lactose content was transformed at 42&deg;C and 18.2% at 37&deg; C. The galactose and glucose content, which are formed by lactose hydrolyses and fermentation, increased between first and second pH point of fermentation (pH = 6.07 and pH = 5.8). Dominant organic acids during fermentation are L&ndash;lactic acid and acetic acid. There is no significant difference between samples in fatty acids content during fermentation on 37&deg;C and 42&deg;C. The level of palmitic acid in milk and samples was the highest of all fatty acids, followed by myristic, stearic, and oleic acid.<br />The most significant changes in textural properties (firmness, consistency, cohesiveness and viscosity index) and viscosity during milk fermentation by kombucha at 37&ordm;C and 42&deg;C, from the initial pH value 6.07 to a final 4.6, were recorded between pH=5.4 and 5.1, which is in correlation with microstructure.<br />Viscosity changes in all samples showed the same regression line with the different coefficients and a rather high r2 except for the sample produced with standard yoghurt culture at the pH 5.4. Samples produced with kombucha had the highest values of the complex modulus, which indicates better rheological characteristics of the final product.<br />In order to define an empirical model of lactose fermentation process in milk by kombucha, two mathematical models (one for the change of saccharose concentration, during its fermentation by kombucha, and the other for the rate of the mentioned fermentation) previously were formulated. Change of lactose concentrations at 37&ordm;C and 42&ordm;C consists of two retaining stages and very steep descend in-between. Saturation curves show a sigmoidal kinetics at low lactose concentrations, indicating a complex non&ndash;Michaelis&ndash;Menten type kinetics.<br />Generally it can be concluded that specific changes in the components and structure of milk by application of kombucha inoculum during fermentation at different stages of the process were established in comparison with the effects of yoghurt and probiotic starter culture.</p>

Nos últimos anos, duas tendências tem se destacado no universo cervejeiro: a obtenção de cervejas a partir de mostos concentrados e a elaboração de cervejas utilizando adjuntos especiais, os quais podem aromatizar ou não as mesmas. Visando um aumento da produtividade juntamente com uma menor necessidade de investimentos na capacidade produtiva, algumas cervejarias vêm optando pelo aumento do extrato inicial de fermentação para valores superiores aos tradicionais (10-15 0P). A elaboração de cervejas utilizando adjuntos especiais vem se tornando uma solução de barateamento na obtenção de cerveja devido à substituição de parte do malte, acrescentando ainda, atributos sensoriais característicos nos produtos obtidos. A banana constitui-se em matéria-prima bastante favorável à fermentação alcoólica por ser rica em carboidratos, minerais e apresentar baixa acidez. O principal objetivo desta pesquisa foi utilizar a banana como um adjunto do malte e como um aromatizante natural e sutil das cervejas obtidas. A quantificação dos carboidratos presentes na banana prata em diferentes graus de maturação revelou que a condição \"muito-madura\", apresentou o mais alto teor de carboidratos totais solúveis (15,65 %) e o mais baixo teor de amido (0,48 %). Após a etapa quantificação dos carboidratos fez-se um estudo da extração aquosa a quente dos sólidos solúveis da banana com a metodologia de superfície de resposta a partir de um planejamento fatorial 22 onde se obteve um modelo matemático empírico quadrático (Y = 5.58 + 1.25 X1 - 0.26 X2 - 0.37 X22). Os valores que otimizaram esta extração (Y) foram 38,5 g de purê de banana (X1) e tempo de extração de 39,7 minutos. Utilizando um planejamento fatorial 22 fez-se um estudo da fermentação do mosto com adjunto de banana, na planta piloto da microcervejaria da EEL - USP em diferentes concentrações e temperaturas. Observou-se que a 12 0P e a 15 0C obteve-se uma Qp de 0,58 g/L.h em 72 h de fermentação e apenas 6,07 % do açúcar metabolizado pela levedura cervejeira foi desviado para a geração de produtos secundários, garantindo um Yp/s real de 0,48 g/g. Dentro destas condições de estudo investigou-se o comportamento cinético da levedura cervejeira Saccharomyces cerevisiae 308 de baixa fermentação (tipo lager) nestes mostos com banana, de densidade tradicional. Pôde-se observar que o máximo valor de ?x (0,114 h-1) foi alcançado com a fermentação a 12 0P e 15 0C. O valores máximos de ?s e ?p (1,128 e 0,585 g/g.h, respectivamente) foram conseguidos com a fermentação a 15 0P e 15 0C. Em seguida, fez-se um estudo com o propósito de aumentar a produtividade volumétrica de etanol em mostos com banana de alta densidade. Para isto, realizou-se fermentações com a adição de diferentes nutrientes, em mini-bioreatores cilindrocônicos de 0,9 L da Uminho - Portugal. Verificou-se que apenas a adição de MgSO4 foi significativa estatisticamente para o aumento da Qp. Observou-se também que o melhor valor de Qp (0,68 g.L/h) foi alcançado em 64 h de fermentação após suplementação com 420 mg/L de MgSO4. Em seguida, fez-se a caracterização físicoquímica da cerveja obtida com a reprodução do experimento otimizado em mini-bioreator cilindrocônico de 0,9 L da Uminho - Portugal no fermentador de 180 L da EEL - USP, verificando-se que a cerveja com banana de 4,8 % v/v apresentou uma elevada concentração de potássio (600,68 mg/L) e de acetato de isoamila (1,20 mg/L). Das cervejas otimizadas elaboradas na planta piloto da USP, fez-se uma avaliação sensorial comparando-as com cervejas do mercado brasileiro. Observou-se que em relação aos testes de preferência, as cervejas com banana foram estatisticamente preferidas em relação às amostras do mercado. Já os testes de aceitação demonstraram que não houve diferença significativa (p >= 0,05) quanto ao grau de aceitação entre os produtos correspondentes às amostras experimentais otimizadas e as amostras do mercado. Ou seja, as amostras de cerveja com banana foram tão aceitas pelo consumidor quanto às amostras de cerveja do mercado. Por fim foi realizado um estudo econômico preliminar, dentro de uma estimativa de produção de 875 L/mês de cerveja com banana em microcervejaria. Verificou-se que o custo inicial do processo foi 204,76 % superior a de uma cerveja comercial. Todavia, o custo direto variável de produção desta cerveja foi de R$ 0,94/L contra R$ 1,10/L de uma cerveja puro malte produzida nas mesmas condições de processo. / In the past years, two tendencies have been revealed in the universe of brewing: beer production using concentrated wort and its elaboration using special adjunct, which might supply or not a special flavour to the beer. Aiming to increase the process productivity along with decreasing the necessity of further production investments, some breweries have adapted to increase the initial fermentation extract concentration to values superior to the traditional ones (10-15 oP). The elaboration of beer using special adjunct is considered a solution to turn cheap beer production by not only by substituting part of the malt but also in adding characteristic sensorial attributes in the obtained products. Banana is constituted of raw materials suitable for alcoholic fermentation for being rich in carbohydrates and minerals and present law acidity. The principal objective of this research is to utilize the banana as an adjunct for malt and also as a natural and a tenuous flavouring agent for the obtained beer. The quantification of the carbohydrates present in the banana prata in different maturation grade, has revealed that the condition of \"very mature\" represented the highest content in total soluble carbohydrates (15.65%) and the lowest content in starch (0.48%). After the quantification stage of the carbohydrates, a study was done on the hot aqueous extraction of the soluble solids found in the banana using the response-surface method obtained by a complete 22 factorial design. The obtained mathematical empirical quadratic model was (Y = 5.58 + 1.25 X1 - 0.26 X2 - 0.37 X22). The values of the optimized extraction (Y) was 38.5 g of banana pulp (X1) and an extraction time of 39.7 minutes. It was done a study on the fermentation wort with banana adjunct using a factorial design 22, in the micro-brewery pilot plant located in the EEL - USP, at different concentrations and process temperatures. It was observed that at 12 0P and at 15 0C, it was obtained a Qp of 0.58 g/L.h in 72 h of fermentation and only 6.07 % of the sugar metabolized by the alcoholic-yeast was deviated for the production of secondary products, which guaranteed a real Yp/s of 0.48 g/g. Using these conditions in study, it was investigated the kinetic behavior of the alcoholic-yeast Saccharomyces cerevisiae 308 of law fermentation (lager type) in these wort using banana, of conventional gravity. It can be observed that the maximum value of ?x (0.114 h-1) was achieved with fermentation at 12 0P and 150C. The maximum values of ?s and ?p (1.128 e 0.585 g/g.h, respectively) was obtained at fermentation of 15 0P and 15 0C. It was also done studies with the objective of increasing the volumetric productivity of ethanol in worts with banana at high gravity. For this reason, it was done several fermentations with the addition of different nutrients, in mini-bioreactors cylindrical-conical de 0.9 L from UMinho-Portugal. It was verified that the addition of MgSO4 was statistically significant for the increase in Qp. It was also verified that the best value of Qp (0.68 g.L/h) was achieved in 64 h of fermentation after being supplemented with 420 mg/L of MgSO4. It was also done a physical-chemical characterization of the beer obtained from the reproduction of the optimized experiment obtained using the cylindrical-conical bioreactor de 0.9 L from UMinho- Portugal in the bioreactor of 180 L of working volume located in the EEL - USP, verifying that the beer with banana (4.8 % v/v) have presented a high concentrations of potassium (600.68 mg/L) and isomile acetate (1.20 mg/L). It was done a sensorial evaluation of the elaborated beer in the pilot-plant in the USP, comparing it with the other beers found in the Brazilian market. It was observed that in relation to the preference test, beers with banana were statistically preferred in relation to the other samples. Acceptance tests demonstrated that there has been no significant difference (p>= 0.05) in relation to the grade of acceptance between the products corresponding to the samples taken from the optimized experiments and the samples taken from the market. In other words, the samples with banana were acceptable by the consumer as much as the samples taken from common beers found in the market. Finally, it was done a preliminary economical evaluation of the process, considering as production capacity the value of 875 L/month of beer with banana. It was calculated the initial cost of the process was of 204.76% superior than the commercial draft beer. On the other hand, the direct cost of production of this draft beer was of R$ 0.94/L against R$ 1.10/L of draft beer made from pure malt using the same process conditions.

Nos últimos anos, duas tendências tem se destacado no universo cervejeiro: a obtenção de cervejas a partir de mostos concentrados e a elaboração de cervejas utilizando adjuntos especiais, os quais podem aromatizar ou não as mesmas. Visando um aumento da produtividade juntamente com uma menor necessidade de investimentos na capacidade produtiva, algumas cervejarias vêm optando pelo aumento do extrato inicial de fermentação para valores superiores aos tradicionais (10-15 0P). A elaboração de cervejas utilizando adjuntos especiais vem se tornando uma solução de barateamento na obtenção de cerveja devido à substituição de parte do malte, acrescentando ainda, atributos sensoriais característicos nos produtos obtidos. A banana constitui-se em matéria-prima bastante favorável à fermentação alcoólica por ser rica em carboidratos, minerais e apresentar baixa acidez. O principal objetivo desta pesquisa foi utilizar a banana como um adjunto do malte e como um aromatizante natural e sutil das cervejas obtidas. A quantificação dos carboidratos presentes na banana prata em diferentes graus de maturação revelou que a condição \"muito-madura\", apresentou o mais alto teor de carboidratos totais solúveis (15,65 %) e o mais baixo teor de amido (0,48 %). Após a etapa quantificação dos carboidratos fez-se um estudo da extração aquosa a quente dos sólidos solúveis da banana com a metodologia de superfície de resposta a partir de um planejamento fatorial 22 onde se obteve um modelo matemático empírico quadrático (Y = 5.58 + 1.25 X1 - 0.26 X2 - 0.37 X22). Os valores que otimizaram esta extração (Y) foram 38,5 g de purê de banana (X1) e tempo de extração de 39,7 minutos. Utilizando um planejamento fatorial 22 fez-se um estudo da fermentação do mosto com adjunto de banana, na planta piloto da microcervejaria da EEL - USP em diferentes concentrações e temperaturas. Observou-se que a 12 0P e a 15 0C obteve-se uma Qp de 0,58 g/L.h em 72 h de fermentação e apenas 6,07 % do açúcar metabolizado pela levedura cervejeira foi desviado para a geração de produtos secundários, garantindo um Yp/s real de 0,48 g/g. Dentro destas condições de estudo investigou-se o comportamento cinético da levedura cervejeira Saccharomyces cerevisiae 308 de baixa fermentação (tipo lager) nestes mostos com banana, de densidade tradicional. Pôde-se observar que o máximo valor de ?x (0,114 h-1) foi alcançado com a fermentação a 12 0P e 15 0C. O valores máximos de ?s e ?p (1,128 e 0,585 g/g.h, respectivamente) foram conseguidos com a fermentação a 15 0P e 15 0C. Em seguida, fez-se um estudo com o propósito de aumentar a produtividade volumétrica de etanol em mostos com banana de alta densidade. Para isto, realizou-se fermentações com a adição de diferentes nutrientes, em mini-bioreatores cilindrocônicos de 0,9 L da Uminho - Portugal. Verificou-se que apenas a adição de MgSO4 foi significativa estatisticamente para o aumento da Qp. Observou-se também que o melhor valor de Qp (0,68 g.L/h) foi alcançado em 64 h de fermentação após suplementação com 420 mg/L de MgSO4. Em seguida, fez-se a caracterização físicoquímica da cerveja obtida com a reprodução do experimento otimizado em mini-bioreator cilindrocônico de 0,9 L da Uminho - Portugal no fermentador de 180 L da EEL - USP, verificando-se que a cerveja com banana de 4,8 % v/v apresentou uma elevada concentração de potássio (600,68 mg/L) e de acetato de isoamila (1,20 mg/L). Das cervejas otimizadas elaboradas na planta piloto da USP, fez-se uma avaliação sensorial comparando-as com cervejas do mercado brasileiro. Observou-se que em relação aos testes de preferência, as cervejas com banana foram estatisticamente preferidas em relação às amostras do mercado. Já os testes de aceitação demonstraram que não houve diferença significativa (p >= 0,05) quanto ao grau de aceitação entre os produtos correspondentes às amostras experimentais otimizadas e as amostras do mercado. Ou seja, as amostras de cerveja com banana foram tão aceitas pelo consumidor quanto às amostras de cerveja do mercado. Por fim foi realizado um estudo econômico preliminar, dentro de uma estimativa de produção de 875 L/mês de cerveja com banana em microcervejaria. Verificou-se que o custo inicial do processo foi 204,76 % superior a de uma cerveja comercial. Todavia, o custo direto variável de produção desta cerveja foi de R$ 0,94/L contra R$ 1,10/L de uma cerveja puro malte produzida nas mesmas condições de processo. / In the past years, two tendencies have been revealed in the universe of brewing: beer production using concentrated wort and its elaboration using special adjunct, which might supply or not a special flavour to the beer. Aiming to increase the process productivity along with decreasing the necessity of further production investments, some breweries have adapted to increase the initial fermentation extract concentration to values superior to the traditional ones (10-15 oP). The elaboration of beer using special adjunct is considered a solution to turn cheap beer production by not only by substituting part of the malt but also in adding characteristic sensorial attributes in the obtained products. Banana is constituted of raw materials suitable for alcoholic fermentation for being rich in carbohydrates and minerals and present law acidity. The principal objective of this research is to utilize the banana as an adjunct for malt and also as a natural and a tenuous flavouring agent for the obtained beer. The quantification of the carbohydrates present in the banana prata in different maturation grade, has revealed that the condition of \"very mature\" represented the highest content in total soluble carbohydrates (15.65%) and the lowest content in starch (0.48%). After the quantification stage of the carbohydrates, a study was done on the hot aqueous extraction of the soluble solids found in the banana using the response-surface method obtained by a complete 22 factorial design. The obtained mathematical empirical quadratic model was (Y = 5.58 + 1.25 X1 - 0.26 X2 - 0.37 X22). The values of the optimized extraction (Y) was 38.5 g of banana pulp (X1) and an extraction time of 39.7 minutes. It was done a study on the fermentation wort with banana adjunct using a factorial design 22, in the micro-brewery pilot plant located in the EEL - USP, at different concentrations and process temperatures. It was observed that at 12 0P and at 15 0C, it was obtained a Qp of 0.58 g/L.h in 72 h of fermentation and only 6.07 % of the sugar metabolized by the alcoholic-yeast was deviated for the production of secondary products, which guaranteed a real Yp/s of 0.48 g/g. Using these conditions in study, it was investigated the kinetic behavior of the alcoholic-yeast Saccharomyces cerevisiae 308 of law fermentation (lager type) in these wort using banana, of conventional gravity. It can be observed that the maximum value of ?x (0.114 h-1) was achieved with fermentation at 12 0P and 150C. The maximum values of ?s and ?p (1.128 e 0.585 g/g.h, respectively) was obtained at fermentation of 15 0P and 15 0C. It was also done studies with the objective of increasing the volumetric productivity of ethanol in worts with banana at high gravity. For this reason, it was done several fermentations with the addition of different nutrients, in mini-bioreactors cylindrical-conical de 0.9 L from UMinho-Portugal. It was verified that the addition of MgSO4 was statistically significant for the increase in Qp. It was also verified that the best value of Qp (0.68 g.L/h) was achieved in 64 h of fermentation after being supplemented with 420 mg/L of MgSO4. It was also done a physical-chemical characterization of the beer obtained from the reproduction of the optimized experiment obtained using the cylindrical-conical bioreactor de 0.9 L from UMinho- Portugal in the bioreactor of 180 L of working volume located in the EEL - USP, verifying that the beer with banana (4.8 % v/v) have presented a high concentrations of potassium (600.68 mg/L) and isomile acetate (1.20 mg/L). It was done a sensorial evaluation of the elaborated beer in the pilot-plant in the USP, comparing it with the other beers found in the Brazilian market. It was observed that in relation to the preference test, beers with banana were statistically preferred in relation to the other samples. Acceptance tests demonstrated that there has been no significant difference (p>= 0.05) in relation to the grade of acceptance between the products corresponding to the samples taken from the optimized experiments and the samples taken from the market. In other words, the samples with banana were acceptable by the consumer as much as the samples taken from common beers found in the market. Finally, it was done a preliminary economical evaluation of the process, considering as production capacity the value of 875 L/month of beer with banana. It was calculated the initial cost of the process was of 204.76% superior than the commercial draft beer. On the other hand, the direct cost of production of this draft beer was of R$ 0.94/L against R$ 1.10/L of draft beer made from pure malt using the same process conditions.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabiane Oliveira Farias.pdf: 4861334 bytes, checksum: b41f3ca0b56fc7eb85a8c92905626358 (MD5) Previous issue date: 2015-02-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The agro-business growth beyond creating positive impacts generates the concern with the high level of by-products generation that require proper disposal. Cheese whey and corn steep liquor are among these by-products with high pollution potential if are simply discarded, but if considered the nutrients present in both of them, they are potential raw materials for obtaining new products. One possible use of those by-products is as substrates for bioethanol production, decreasing the impacts in high waste generation as well as the use of fossil fuels. The aim of this work was to produce bioethanol using the by-products whey and corn steep liquor. Experimental design tools were used to examine their technical viability for secondgeneration ethanol production. The worts, containing 100% corn steep liquor and 25% whey with 75% corn steep liquor, supplemented with glucose were considered superior for bioethanol production with fermentation efficiency reaching around 90 % for both of them. The worts also showed satisfactory results when supplemented with sugar cane molasses or brown sugar. One of the main problems found in ethanol fermentation was the lactic acid generation resulting from contamination with lactic acid bacteria, and in order to overcome that difficulty, pasteurization and use of antibiotics were made and showed good results in controlling contaminants. The use of antibiotics, especially of sodium monensin showed advantages by reducing the maximum rate of growth of yeast (μmax), and as reported elsewhere lower μmax values reflects in higher rates of fermentation efficiency. In general the results were considered satisfactory reaching high level of ethanol productivity (above 1 g L-1 h-1) and maximum fermentation efficiency (Nb) of 93.85 % for the experiment with 100 % of corn steep liquor using monensin sodium antibiotic how to contaminants control. / O crescimento da agroindústria gera além de impactos positivos, a preocupação pela alta geração de subprodutos que necessitam de uma disposição adequada. O soro de leite e a milhocina estão entre estes subprodutos que podem ser considerados de alto potencial poluidor se simplesmente forem descartados no ambiente, ou matérias primas potenciais para obtenção de novos produtos se considerarmos os nutrientes que ambos apresentam. Uma possível utilização destes subprodutos é na produção de bioetanol diminuindo os impactos tanto da alta geração de resíduos quanto do uso de combustíveis fósseis. O objetivo deste trabalho foi produzir etanol via fermentativa utilizando os subprodutos soro de leite e água de maceração de milho. Foram utilizadas ferramentas de planejamento de experimentos, para se estudar diferentes meios para produção de etanol de segunda geração a partir destes subprodutos. Neste estudo, dois meios fermentativos, um deles contendo 100 % de milhocina e o outro 25 % de soro de leite com 75 % de milhocina, ambos suplementados com glucose foram considerados os melhores para produção de bioetanol atingindo-se eficiência de fermentação em torno de 90 % para ambos. Os referidos meios também apresentaram resultados satisfatórios quando suplementados com melaço de cana de açúcar ou com açúcar mascavo, condições próximas às utilizadas para fermentações em escala industrial. Um dos principais problemas encontrados na produção de etanol foi a geração de ácido lático resultante da contaminação do processo com bactérias ácido-láticas, sendo que tanto a pasteurização quanto o uso de antibióticos foram eficientes para controlar esses contaminantes. O uso de antibióticos, principalmente da monensina sódica, apresentou vantagens reduzindo a velocidade máxima de crescimento da levedura (μmax), visto que menores valores para μmax, segundo estudos, refletem em maiores índices de eficiência da fermentação. De maneira geral os resultados obtidos foram considerados satisfatórios, atingindo-se alto índice de produtividade em etanol (acima de 1 g L-1 h-1) e eficiência máxima de fermentação (Nb) de 93,85 % para o experimento contendo 100 % de milhocina utilizando o antibiótico monensina sódica como controle de contaminantes.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents as objective to study the simultaneous influence of pH, temperature and sulphite concentration on situations comprising stress situations for the yeast on the alcoholic fermentation by the use of a central composite design (CCD). The yeast Saccharomyces cerevisiae Y-940 was used and the experiments were carried out in a temperature and agitation controlled mixture reactor with a useful volume of 2L. The conditions defined on the CCD were: temperature ranging from 21.5 to 48.5ºC, pH ranging from 1.5 to 5.5 and sulphite concentration ranging from 0 to 345mg/L. The fermentations were accompanied throughout time by sucrose, ethanol, glycerol and cells concentrations and, by the end of 12 hours, cell viability and trehalose concentration were determined as well. From the obtained data, cell viability, the final amount of intracellular trehalose, ethanol yield and productivity and glycerol yield were analyzed as responses. The variables values that maximized the cell viability were temperature ranging from 21.5 to 31ºC, pH ranging from 3.2 to 4.2 and sulphite concentration from 0 to 45mg/L. For the final amount of trehalose, the temperature interval that maximized the response ranged from 23.5 to 38ºC, the pH ranging from 3.5 to 4.6 and the sulphite concentration ranging from 0 to 90mg/L. To achieve the maximum ethanol yield (g/g), the temperature ranged from 32.5 to 39ºC, the pH ranged from 3.5 to 4.3 and the sulphite concentration from 0 to 90 mg/L. The ethanol maximum productivity (g/L.h) was attained in a temperature of 33.5ºC, in a pH of 3.9 and in absence of sulphite. The conditions for a maximum glycerol yield were: 48.5ºC, pH of 5.5 and a sulphite concentration of 345 mg/L. With the objective of investigating the sulphite effect on fermentation with a greater level of detail, additional experiments were conducted by adopting conditions that allowed to evaluate the isolated effect of sulphite on fermentations, allowing to reach the conclusion that greater sulphite concentrations generates a high glycerol yield and lowers ethanol productivity and cell viability. The fermentation kinetic at the point defined as optimal by analyzing the CCD responses was well adjusted to the model proposed by Ghose and Thiagy. The found &#956;max parameter was 0,15h-1, Ks of 3,31g/L, Ki of 135,87g/L and a Pm of 84,23g/L. / O presente trabalho teve como objetivo estudar a influência conjunta do pH, temperatura e concentração de sulfito em condições que englobaram situações de estresse para levedura na fermentação alcoólica, utilizando um planejamento composto central (PCC). Foi utilizada a levedura Saccharomyces cerevisiae Y-940, sendo os ensaios conduzidos em um reator de mistura com volume útil de 2L, com controles de temperatura e agitação. As condições definidas pelo PCC foram: temperatura na faixa de 21,5 a 48,5°C; pH de 1,5 a 5,5 e a concentração de sulfito de 0 a 345 mg/L. As fermentações foram acompanhadas ao longo do tempo pelas medidas de concentrações de sacarose, etanol, glicerol e células e, ao final de 12h, foram determinadas, também, a viabilidade celular e a concentração de trealose, sendo analisadas como respostas a viabilidade celular, a quantidade final de trealose intracelular, o rendimento e produtividade de etanol e rendimento em glicerol. As faixas das variáveis que maximizaram a viabilidade celular foi temperatura de 21,5 a 31ºC, de pH de 3,2 a 4,3, e concentração de sulfito de 0 a 45 mg/L. Para a quantidade final de trealose, o intervalo da temperatura que maximizou a resposta foi de 23,5 a 38ºC, o pH, de 3,5 a 4,6 e a concentração de sulfito, de 0 até 90mg/L. Para atingir o máximo rendimento em etanol (g/g) a faixa de temperatura foi de 32,5 a 39°C, o pH de 3,5 a 4,3 e a concentração de sulfito de 0 a 90mg/L. A máxima produtividade de etanol (g/L.h) foi obtida nas condições de temperatura de 33,5ºC, pH de 3,9 e na ausência de sulfito. As condições para o máximo rendimento de glicerol foram: temperatura de 48,5°C, pH 5,5 e concentração de sulfito 345mg/L. Com o objetivo de se investigar mais detalhadamente o efeito do sulfito na fermentação foram realizados experimentos complementares, adotando-se condições que permitiram avaliar o efeito isolado do sulfito na fermentação e concluiu-se que maiores concentrações de sulfito no meio geram maior rendimento em glicerol e menores produtividade de etanol e viabilidade celular. A cinética da fermentação no ponto definido como ótimo pelas análises das repostas do PCC se ajustou bem ao modelo proposto por Ghose e Thiagy. O parâmetro &#956;max encontrado foi de 0,15h-1, Ks de 3,31g/L, Ki de 135,87g/L e o Pm de 84,23g/L. / Mestre em Engenharia Química

Neste trabalho foi avaliada a possibilidade do emprego de caldo de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) como matéria-prima para obtenção de 2,3-butanodiol por fermentação, utilizando a bactéria Klebsiella pneumoniae NRRL B199. A pesquisa compreendeu o teste de diferentes nutrientes para a composição de um meio de fermentação eficiente com o caldo de cana e experimentos em que a influência da concentração inicial de sacarose (S0) sobre o processo em regime descontínuo foi estudada. Ensaios realizados em frascos agitados, com S0 entre 140 e 150 g/L, mostraram que a fermentação de caldo de cana clarificado não suplementado com nutrientes não é viável. Por outro lado, a adição de 5,0 a 10,0 g/L de fosfato de amônio ao caldo levou a concentrações finais de 2,3-butanodiol de até 64 g/L e rendimentos, em relação ao máximo teórico, da ordem de 81% em cerca de 38 horas. Estes resultados se aproximam daqueles alcançados na fermentação do caldo enriquecido com vários nutrientes, usado como referência, na qual foram produzidos 66,7 g/L de diol com um rendimento de 85,6%. A utilização de concentrações de fosfato de amônio de até 4,0 g/L resultou em fermentações incompletas. A cinética da fermentação foi estudada com o caldo diluído a, aproximadamente, 180 g/L de sacarose e suplementado com 8,0 g/L de fosfato de amônio e, também, com o meio rico, em regime descontínuo em fermentador de bancada. Foram obtidos, nestes ensaios, concentrações de butanodiol de 71,7 e 71,1 g/L, rendimentos de 78,0 e 74,1 %, produtividades de 2,1 e 2,0 g/Lh e tempos de fermentação de 34,5 e 35,7 horas, respectivamente. A principal diferença foi observada na concentração de biomassa que atingiu 9,1 g/L, no meio com fosfato, e 11,8 g/L no meio rico. As máximas velocidades específicas de crescimento (&#181;x, m), 0,61 e 0,45 h-1, observadas com oxigênio dissolvido acima de zero, indicam que o crescimento celular, no meio rico, foi inibido pela alta concentração de nutrientes. Na seqüência das fermentações, com concentrações nulas de oxigênio dissolvido, a produção de diol foi iniciada e as máximas velocidades específicas de formação de produto (&#181;P,m), 0,53 h-1 com fosfato de amônio e 0,45 h-1 com o meio rico, foram atingidas, sugerindo que altas concentrações de nutrientes afetam, também, a formação de produto. Nos dois ensaios foi observada a ocorrência de uma fase estacionária de crescimento que, no caso do meio contendo fosfato de amônio, teve uma duração 12 horas mais longa devido a um insuficiente suprimento de oxigênio ou do esgotamento de algum nutriente. Neste ponto, foi verificada uma queda das velocidades específicas de formação de produto (&#181;P). Com o caldo diluído a cerca de 20 g/L de sacarose e 8,0 g/L de fosfato de amônio, a fermentação transcorreu em um tempo muito longo (23,5 horas) para a baixa concentração de sacarose empregada. Com S0 semelhante e o meio rico, o tempo de processo foi de apenas 6,5 h, o que demonstra que, no primeiro caso, ocorreu uma diluição excessiva dos nutrientes naturalmente presentes no caldo. O estudo do efeito da concentração inicial de sacarose sobre a fermentação, conduzido em fermentador de bancada e com o meio rico em nutrientes, mostrou que este parâmetro influencia fortemente o crescimento celular e a produção de 2,3-butanodiol. O aumento de S0 levou a valores decrescentes dos fatores de conversão de substrato em células, enquanto os rendimentos em diol aumentaram com S0 até 152 g/L. Valores crescentes de S0 provocaram uma inibição do crescimento celular, evidenciada pela diminuição de &#181;x,m de 0,91 a 0,45 h-1, com S0 entre 24 e 181 g/L. Valores aproximadamente constantes de &#181;P,m (0,62 a 0,68 h-1) foram observados com S0 até 152 g/L, enquanto uma queda acentuada foi verificada com S0=181 g/L (&#181;P,m=0,45 h-1). As máximas produtividades (3,2 g/Lh) foram obtidas com valores de S0 de 105 e 152 g/L. Os dados gerados neste trabalho permitem concluir que caldo de cana-de-açúcar é uma matéria-prima adequada para a produção de 2,3-butanodiol por Klebsiella pneumoniae. / The use of sugar cane (Saccharum officinarum) juice, as raw material for the fermentative production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae NRRL B199, was evaluated in this work. The research was focused on testing different nutrients to formulate an efficient fermentation medium with the juice and some experiments to study the effect of the initial sucrose concentration (S0) on the batch process. Shaker flasks experiments with S0 between 140 and 150 g/L have shown that the fermentation of sugar cane juice without added nutrients is not viable. On the other hand, the addition of 5.0 to 10.0 g/L ammonium phosphate to the juice led, after 38 hours, to final 2,3-butanediol concentrations of 64 g/L, with yields of 81% of the theoretical maximum. These results are similar to those found in the fermentation of a reference medium composed of juice enriched with several nutrients in which 66.7 g/L butanediol and a yield of 85.6% were obtained. Ammonium phosphate concentrations up to 4.0 g/L resulted in incomplete fermentations. The fermentation kinetics was studied in a laboratory scale fermentor, with the sugar cane juice diluted to ca. 180 g/L sucrose. Both ammonium phosphate (8.0 g/L) and reference media were tested. In these experiments, after process times close to 35 hours, butanediol concentrations of 71.7 and 71.1 g/L, yields of 78.0 and 74.1 % , and productivities of 2.1 and 2.0 g/Lh, respectively, were obtained. The most important difference was the final biomass concentration that reached 9.1 g/L with the ammonium phosphate medium and 11.8 g/L with the rich medium. The maximum specific growth rates (&#181;x,m=0.61 and 0.45 h-1), measured with dissolved oxygen concentrations above zero, have indicated that cell growth in the rich medium was inhibited by high nutrient concentration. In the sequence, when the oxygen concentration was zero, butanediol production started and maximum specific production rates (&#181;P,m of 0.53 h-1 with the ammonium phosphate medium and 0.45 h-1 with the rich medium were reached. These values suggest that nutrient concentration in the rich medium also affects product formation. ln both runs, a stationary growth phase was noticed. In the experiment with the ammonium phosphate medium, the stationary phase was 12 hours longer due to the insufficient oxygen supply rate or the shortage of some nutrient. At that moment, decreasing specific product formation rates (7#181;P) were observed. With the sugar cane juice diluted to approximately 20 g/L and 8.0 g/L ammonium phosphate, fermentation time was 23.5 hours, too long to such sucrose concentration. With similar S0 and the rich medium, fermentation time was reduced to 6.5 hours. That shows that, in the first case, natural nutrients of the juice were excessively diluted. The study on the effect of the initial sucrose concentration on the process, performed in a laboratory fermentor with the rich medium, has shown that this parameter strongly affects both cell growth and 2,3-butanediol production. Increasing S0 led to decreasing cell yields and, for S0 up to 152 g/L, diol yields increased. Cell growth inhibition was stronger as higher sucrose concentrations were used. This is evidenced by the values of &#181;x,m that decreased from 0.91 to 0.45 h-1 as S0 was augmented from 24 to 181 g/L. Approximately constant &#181;P,m (0.62 to 0.68 h-1) were observed with S0 up to 152 g/L. With S0=181 g/L, &#181;P,m is reduced to 0.45 h-1 . The maximum productivities (3.2 g/Lh) were obtained with S0 between 105 and 152 g/L. From the results of this work, one can conclude that sugar cane juice is a suitable raw material for the production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae.

Neste trabalho foi avaliada a possibilidade do emprego de caldo de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) como matéria-prima para obtenção de 2,3-butanodiol por fermentação, utilizando a bactéria Klebsiella pneumoniae NRRL B199. A pesquisa compreendeu o teste de diferentes nutrientes para a composição de um meio de fermentação eficiente com o caldo de cana e experimentos em que a influência da concentração inicial de sacarose (S0) sobre o processo em regime descontínuo foi estudada. Ensaios realizados em frascos agitados, com S0 entre 140 e 150 g/L, mostraram que a fermentação de caldo de cana clarificado não suplementado com nutrientes não é viável. Por outro lado, a adição de 5,0 a 10,0 g/L de fosfato de amônio ao caldo levou a concentrações finais de 2,3-butanodiol de até 64 g/L e rendimentos, em relação ao máximo teórico, da ordem de 81% em cerca de 38 horas. Estes resultados se aproximam daqueles alcançados na fermentação do caldo enriquecido com vários nutrientes, usado como referência, na qual foram produzidos 66,7 g/L de diol com um rendimento de 85,6%. A utilização de concentrações de fosfato de amônio de até 4,0 g/L resultou em fermentações incompletas. A cinética da fermentação foi estudada com o caldo diluído a, aproximadamente, 180 g/L de sacarose e suplementado com 8,0 g/L de fosfato de amônio e, também, com o meio rico, em regime descontínuo em fermentador de bancada. Foram obtidos, nestes ensaios, concentrações de butanodiol de 71,7 e 71,1 g/L, rendimentos de 78,0 e 74,1 %, produtividades de 2,1 e 2,0 g/Lh e tempos de fermentação de 34,5 e 35,7 horas, respectivamente. A principal diferença foi observada na concentração de biomassa que atingiu 9,1 g/L, no meio com fosfato, e 11,8 g/L no meio rico. As máximas velocidades específicas de crescimento (&#181;x, m), 0,61 e 0,45 h-1, observadas com oxigênio dissolvido acima de zero, indicam que o crescimento celular, no meio rico, foi inibido pela alta concentração de nutrientes. Na seqüência das fermentações, com concentrações nulas de oxigênio dissolvido, a produção de diol foi iniciada e as máximas velocidades específicas de formação de produto (&#181;P,m), 0,53 h-1 com fosfato de amônio e 0,45 h-1 com o meio rico, foram atingidas, sugerindo que altas concentrações de nutrientes afetam, também, a formação de produto. Nos dois ensaios foi observada a ocorrência de uma fase estacionária de crescimento que, no caso do meio contendo fosfato de amônio, teve uma duração 12 horas mais longa devido a um insuficiente suprimento de oxigênio ou do esgotamento de algum nutriente. Neste ponto, foi verificada uma queda das velocidades específicas de formação de produto (&#181;P). Com o caldo diluído a cerca de 20 g/L de sacarose e 8,0 g/L de fosfato de amônio, a fermentação transcorreu em um tempo muito longo (23,5 horas) para a baixa concentração de sacarose empregada. Com S0 semelhante e o meio rico, o tempo de processo foi de apenas 6,5 h, o que demonstra que, no primeiro caso, ocorreu uma diluição excessiva dos nutrientes naturalmente presentes no caldo. O estudo do efeito da concentração inicial de sacarose sobre a fermentação, conduzido em fermentador de bancada e com o meio rico em nutrientes, mostrou que este parâmetro influencia fortemente o crescimento celular e a produção de 2,3-butanodiol. O aumento de S0 levou a valores decrescentes dos fatores de conversão de substrato em células, enquanto os rendimentos em diol aumentaram com S0 até 152 g/L. Valores crescentes de S0 provocaram uma inibição do crescimento celular, evidenciada pela diminuição de &#181;x,m de 0,91 a 0,45 h-1, com S0 entre 24 e 181 g/L. Valores aproximadamente constantes de &#181;P,m (0,62 a 0,68 h-1) foram observados com S0 até 152 g/L, enquanto uma queda acentuada foi verificada com S0=181 g/L (&#181;P,m=0,45 h-1). As máximas produtividades (3,2 g/Lh) foram obtidas com valores de S0 de 105 e 152 g/L. Os dados gerados neste trabalho permitem concluir que caldo de cana-de-açúcar é uma matéria-prima adequada para a produção de 2,3-butanodiol por Klebsiella pneumoniae. / The use of sugar cane (Saccharum officinarum) juice, as raw material for the fermentative production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae NRRL B199, was evaluated in this work. The research was focused on testing different nutrients to formulate an efficient fermentation medium with the juice and some experiments to study the effect of the initial sucrose concentration (S0) on the batch process. Shaker flasks experiments with S0 between 140 and 150 g/L have shown that the fermentation of sugar cane juice without added nutrients is not viable. On the other hand, the addition of 5.0 to 10.0 g/L ammonium phosphate to the juice led, after 38 hours, to final 2,3-butanediol concentrations of 64 g/L, with yields of 81% of the theoretical maximum. These results are similar to those found in the fermentation of a reference medium composed of juice enriched with several nutrients in which 66.7 g/L butanediol and a yield of 85.6% were obtained. Ammonium phosphate concentrations up to 4.0 g/L resulted in incomplete fermentations. The fermentation kinetics was studied in a laboratory scale fermentor, with the sugar cane juice diluted to ca. 180 g/L sucrose. Both ammonium phosphate (8.0 g/L) and reference media were tested. In these experiments, after process times close to 35 hours, butanediol concentrations of 71.7 and 71.1 g/L, yields of 78.0 and 74.1 % , and productivities of 2.1 and 2.0 g/Lh, respectively, were obtained. The most important difference was the final biomass concentration that reached 9.1 g/L with the ammonium phosphate medium and 11.8 g/L with the rich medium. The maximum specific growth rates (&#181;x,m=0.61 and 0.45 h-1), measured with dissolved oxygen concentrations above zero, have indicated that cell growth in the rich medium was inhibited by high nutrient concentration. In the sequence, when the oxygen concentration was zero, butanediol production started and maximum specific production rates (&#181;P,m of 0.53 h-1 with the ammonium phosphate medium and 0.45 h-1 with the rich medium were reached. These values suggest that nutrient concentration in the rich medium also affects product formation. ln both runs, a stationary growth phase was noticed. In the experiment with the ammonium phosphate medium, the stationary phase was 12 hours longer due to the insufficient oxygen supply rate or the shortage of some nutrient. At that moment, decreasing specific product formation rates (7#181;P) were observed. With the sugar cane juice diluted to approximately 20 g/L and 8.0 g/L ammonium phosphate, fermentation time was 23.5 hours, too long to such sucrose concentration. With similar S0 and the rich medium, fermentation time was reduced to 6.5 hours. That shows that, in the first case, natural nutrients of the juice were excessively diluted. The study on the effect of the initial sucrose concentration on the process, performed in a laboratory fermentor with the rich medium, has shown that this parameter strongly affects both cell growth and 2,3-butanediol production. Increasing S0 led to decreasing cell yields and, for S0 up to 152 g/L, diol yields increased. Cell growth inhibition was stronger as higher sucrose concentrations were used. This is evidenced by the values of &#181;x,m that decreased from 0.91 to 0.45 h-1 as S0 was augmented from 24 to 181 g/L. Approximately constant &#181;P,m (0.62 to 0.68 h-1) were observed with S0 up to 152 g/L. With S0=181 g/L, &#181;P,m is reduced to 0.45 h-1 . The maximum productivities (3.2 g/Lh) were obtained with S0 between 105 and 152 g/L. From the results of this work, one can conclude that sugar cane juice is a suitable raw material for the production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae.