Orientador: Silvio Roberto Andrietta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T22:21:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tosetto_GiseleMantei_M.pdf: 2691992 bytes, checksum: b1b5a3dd7ee0d20619c51fbea14c2a2e (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho teve por objetivo analisar o comportamento cinético da cepa de levedura (Y904-Mauri do Brasil) em nove méis com diferentes níveis de esgotamento, provenientes de unidades produtoras de açúcar e álcool. Foi avaliada a relação entre a velocidade específica de produção de etanol e a velocidade específica de crescimento microbiano. Os ensaios foram conduzidos em reator de bancada dotado de sistema de agitação e temperatura controlada. O inóculo utilizado foi uma cepa de levedura comercial encontrada na forma seca. Foram estudadas as cinéticas de produção de etanol, células e de consumo de substrato, assim como o desempenho da cepa em cada matéria-prima no que diz respeito à produtividade e rendimento em etanol. Os parâmetros avaliados foram: concentração de substrato, etanol e células. Para avaliação cinética, utilizou-se seis modelos do tipo não estruturados considerando apenas uma fonte de substrato (ART), sendo eles o de GHOSE & THY AGI, SEVEL Y et alI, JIN et alI., LEE et alI., LEVENSPIEL, GHOSE modificado e um modelo considerando duas fontes de substratos (glicose e frutose) baseado no modelo de GHOSE modificado. Foi desenvolvida uma rotina de ajuste exclusivamente para a determinação dos parâmetros adequados. Os resultados mostraram diferenças de comportamento cinético da cepa para as diferentes matérias primas testadas, assim como diferenças também nos valores dos rendimentos obtidos. Os modelos de GHOSE modificado e JIN et. all., utilizando um único substrato, foram os que mais se adequaram aos dados experimentais, mostrando que a inibição pelo substrato é significativa. Apesar do bom ajuste destes modelos, foi observado valores muito elevados para o parâmetro (Ks) que, para o modelo de GHOSE modificado, representou uma incoerência por ser este maior que o valor de (KJ). Estas incoerências foram eliminadas quando foi utilizado o modelo de GHOSE modificado que levou em consideração dois substratos (glicose e frutose). Em todos os ensaios realizados, observou-se que a velocidade específica de produção de etanol está vinculada a velocidade específica de crescimento microbiano até determinada fase da fermentação, sendo que após esta, observou-se uma diminuição da velocidade de crescimento microbiano, sem que isto ocorresse com a velocidade específica de produção de etanol mostrando que, nesta fase, as mesmas não estão mais associadas. A cinética de produção de glicerol mostrou-se similar ao do etanol, variando somente nos valores de rendimento, onde o do etanol foi 7 a 8 VEZES maior que o do glicerol / Abstract: The purpose of this work was to analyze the kinetic behavior of the yeast strain (Y904­Mauri do Brasil) using nine molasses with different exhaustion levels coming from sugar and alcohol producing units. The relationship was evaluated between the product production specific rate and the microbial growth specific rate. The essays were made in a bench bioreactor endowed with agitation system and controlled temperature. The used inoculum was a dry commercial yeast strain. The kinetics of ethanol production, cells consumption and substratum consumption, as well as the strain performance with each raw material, were studied in concern to the ethanol productivity and yield. The evaluated parameters were: substratum, ethanol and cell concentration. For kinetic evaluation, six non-structural models considering only one substratum source (ART) were used. The models were the one of GHOSE & THY AGI, SEVEL Y et alI, ]IN et alI, LEE et alI, LEVENSPIEL, the modified GHOSE and another model considering two sources of substratum (glucose and fructose) which is based on the modified GHOSE model. An adjustment routine was developed exclusively to the appropriate parameters determination. The results showed differences in the strain kinetic behavior with the different raw materials tested as well as differences in the obtained yield values. The modified GHOSE and ]IN et alI models using only one substratum have adapted the most to the experimental data, showing that the substratum inhibition is significant. In spite of the good adjustment of these models, it was observed very elevated Ks values that, in the modified GHOSE model, appeared as an incoherence since it was larger than the KI value. These incoherencies were eliminated when the modified GHOSE model was used considering the influence of the two substrata (glucose and fructose). In all the accomplished rehearsals, it was observed that the ethanol production specific rate was linked to the microbial growth specific rate until a certain fermentation phase and, after this, a decrease in the microbial growth rate was observed. This behavior didn't happen to the ethanol production specific rate showing that, at this phase, these rates are not associated anymore. The glycerol production kinetics showed to be similar the ethanol kinetics diverging only in the yield values - the ethanol yield was 7 to 8 times larger than the glycerol yield / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Silvio Roberto Andrietta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:00:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tosetto_GiseleMantei_D.pdf: 7845574 bytes, checksum: c216dd147ba44b14c8004a51300ce14b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo geral deste trabalho foi avaliar os efeitos de algumas substancias organicas presentes no melaco de cana-de-acucar sobre cepas de leveduras de uso industrial. O Capitulo I refere-se a uma breve introducao e historico da fermentacao alcoolica. No Capitulo II, foi analisado amostras de melacos industriais, provenientes de 10 unidades produtoras de acucar e alcool, localizadas nos estados de Sao Paulo, Minas Gerais, Goias e Parana, com a finalidade de determinar e quantificar alguns compostos organicos presentes no mesmo. Para tanto foi utilizada a tecnica de Cromatografia Liquida de Alta Eficiencia (CLAE). No Capitulo III foram realizados ensaios para escolher as cepas de melhor desempenho em condicoes de estresse, utilizando-se o planejamento fatorial 23 tipo estrela com triplicata no ponto central. Os fatores estudados foram: a pressao osmotica (utilizando KCl), temperatura e concentracao inicial de Alcool. As cepas Y904 e SA1 foram as que mais se destacaram. No Capitulo IV foram avaliados os efeitos dos compostos organicos (acidos cafeico, galico, latico, piruvico, siringico, vanilico, acetico, formico, butirico e Hidroximetilfurfural) sobre as cepas SA1 e Y904, atraves de fermentacoes em triplicata, utilizando meio sintetico controle e variando as concentracoes de cada composto. Dentro das concentracoes estudadas, apenas os acidos galico, latico, acetico, formico, butirico e Hidroximetilfurfural demonstraram influencia sobre as cepas. A avaliacao do efeito acumulativo das substancias quando se trabalha com reciclo de celulas esta descrita no Capitulo V. Todos os experimentos foram realizados em triplicata e repetidos por oito vezes consecutivas (8 ciclos). O acido latico foi a substancia que mais interferiu no rendimento em etanol (YP/S) e na produtividade, parametros estes de maior importancia nos processos industriais para producao de alcool. Por outro lado, o acido formico apresentou a menor interferencia e efeito negativo para praticamente todos os parametros estudados. Finalmente no Capitulo VI, foram analisados os efeitos dos acidos latico e formico sobre o comportamento cinetico das cepas SA1 e Y904. Os testes foram realizados em biorreator de bancada, por dez horas de fermentacao. O acido latico aumentou tanto a inibicao pelo substrato como pelo produto, mostrando-se ser uma substancia com alto grau de toxicidade para as celulas de leveduras das linhagens estudadas. " RANAXTAU/EJAXGU" / fermentacao alcoolica, cinetica, substratos industriais, compostos organicos, inibicao, levedura / Abstract: The general objective of this project was the evaluation of the effects of some organic substances present in molasses, sugar cane on strains of yeast for industrial use. Chapter I refer to a brief introduction and history of alcoholic fermentation. In Chapter II, samples of industrial molasses were examined, from 10 units producing sugar, located in the states of Sao Paulo, Minas Gerais, Goias, and Parana, in order to determine and quantify some organic compounds present in them. In order to this, the technique for High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was used. In Chapter III trials were conducted to choose the strains of better performance in terms of stress, using a 23 factorial planning star type with triplicate in central point. The studied factors were: the osmotic pressure (using KCl), temperature and initial concentration of alcohol. The strains Y904 and SA1 were those which stressed most. In Chapter IV were assessed the effects of organic compounds (caffeic, gallic, lactic, pyruvic, syringic, vanillic, acetic, formic, butyric and Hidroximetilfurfural acids) on the strains SA1 and Y904 by the fermentation in triplicate, using synthetic medium and control varying concentrations of each compound. Within the concentrations studied, only the gallic acid, lactic acid, acetic acid, formic, butyric and Hidroximetilfurfural demonstrated influence on the strains. The assessment of the cumulative effect of the substances when working with recycle cell is described in Chapter V. All experiments were performed in triplicate and repeated by eight consecutive times (8 cycles). The lactic acid is the substance that interfere most in income in ethanol (YP/S) and productivity, these parameters of most importance in industrial processes to produce alcohol. Moreover, the formic acid showed the smallest negative interference for almost all parameters studied. Finally in Chapter VI, were analyzed the effects of lactic acid and formic on the behavior of kinetic strains SA1 and Y904. The tests were performed in bench bioreactor for ten hours of fermentation. The lactic acid increased by inhibiting both the substrate and the product, showing to be a substance with a high degree of toxicity to the strains of yeast cells studied. YQTFU" /" alcoholic fermentation, kinetics, industrial substract, organic compounds, inhibition, yeast / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química