Submitted by MILENA HELOISA POZENATTO BICUDO TOGNETE null (mibicudo28@gmail.com) on 2017-03-28T20:38:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao versao final.pdf: 1702848 bytes, checksum: c8c7d8d8e47d1bf45f97875ac83a2798 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-30T17:07:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tognete_mhpb_me_sjrp.pdf: 1702848 bytes, checksum: c8c7d8d8e47d1bf45f97875ac83a2798 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-30T17:07:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tognete_mhpb_me_sjrp.pdf: 1702848 bytes, checksum: c8c7d8d8e47d1bf45f97875ac83a2798 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Este estudo tem como objetivo avaliar a matéria-prima e sua influência isolada no desempenho do rendimento fermentativo de uma linhagem padrão da levedura CAT-1 testada em 31 meios de cultivos provenientes do processo de fermentação alcoólica da Usina Virgolino de Oliveira – Unidade Catanduva. Os meios foram amostrados e compostos a cada quinzena durante toda as safras 2012 e 2013. O trabalho também tem como finalidade identificar a dinâmica populacional das leveduras do mesmo processo fermentativo, através da diferenciação das linhagens por cariotipagem. As cepas isoladas foram testadas em um meio de cultivo padrão para obtenção das características tecnológicas industriais através da metodologia da Capacidade Fermentativa. Os experimentos de fermentação foram realizados nos laboratórios da Usina Virgolino de Oliveira - Unidade Catanduva em escala reduzida sempre acompanhados de um ensaio padrão utilizando meio de cultivo sintético. O primeiro ponto de estudo consistiu na caracterização da matéria-prima, mosto, e sua capacidade isolada de perturbar o Rendimento Fermentativo. Enquanto que no segundo, onde onze diferentes cepas de levedura foram identificadas ao longo das duas safras, testadas em um mesmo meio de cultivo padrão para obtenção de parâmetros industriais tecnológicos como rendimento em produto (Yp/s), rendimento em célula (Yx/s), Velocidade de consumo do substrato (Vcs), Produtividade (PROD) e Conversão (CONV) e estudada a influência no Rendimento Fermentativo. O terceiro ponto de estudo foi a comparação entre os rendimentos fermentativos obtidos experimentalmente e os rendimentos fermentativos industriais da Planta. O impacto da presença das cepas com maior rendimento em etanol foi estudado em relação aos valores de rendimento fermentativo industrial. Os resultados mostraram diferenças de desempenho da Cepa Padrão na maioria das quinzenas testadas, o que significa que há variação da matéria-prima ao longo da safra e entre as safras capazes de afetar rendimento fermentativo. Diferenças de rendimento também foram observadas entre as onze cepas nativas testadas, porém com oscilações menores e menos consideráveis do que com a matéria-prima. Os resultados obtidos em escala reduzida com base nos balanços de massa se apresentaram valores semelhantes em relação aos números de referência o que sugere que a metodologia usada para avaliar a capacidade fermentativa das cepas e a qualidade da matéria-prima foi adequada. Apesar da forte influência dos fatores estudados, não foi possível afirmar, através destes experimentos, qual deles teve papel determinante no impacto do Rendimento Fermentativo. Isso sugere que outros fatores não estudados neste trabalho estão diretamente relacionados que são capazes de influenciar o Rendimento Fermentativo. / The purpose of this study is to evaluate the sucrose mash and its influence isolated on the performance of the Fermentative Yeld of a standard strain from CAT-1 yeast tested in 31 different culture medium formulation from the Virgolino de Oliveira Plant – Catanduva Unit alcoholic fermentation process. The culture medium formulation were sampled and composed every fortnight during the whole 2012 and 2013 harvest. The work also has as purpose to evaluate the yeasts population dynamics of the same fermentative process, through the differentiation of the strains by karyotyping. The isolated strains were tested in a standard culture medium to obtain the industrial technological characteristics through the Fermentative Capacity methodology. Fermentation experiments were carried out in mill’s laboratories on a reduced scale always accompanied by a standard assay using synthetic culture medium formulation. The first point of study consisted in the characterization of the raw material, sucrose mash, and its isolated capacity to disturb Fermentative Yield. In the second, eleven different strains of yeast identified during the two harvests, they were tested in the same culture medium to obtain industrial technological parameters as Yield in product (Yp/s), Yield in cell (Yx/s), Substrate consumption velocity (Vcs), Productivity (PROD) and Conversion (CONV) and studied their influence on the Fermentative Yield. The third point of study was the comparison between the fermentative yields obtained experimentally and the industrial fermentative yields of the Plant. The impact of the presence of strains with higher Yp/s was studied in relation to industrial fermentation yield values. The results showed differences in performance of the Standard Strain in most of the fortnight tested, which means that there is variation of the raw material during the harvest and between the crops capable of affecting fermentative yield. There were also Yeld difference observed among the eleven native strains tested, but with smaller and less considerable oscillations than with the raw material. The results obtained on a reduced scale based on the mass balances were within the range expected in relation to the reference values, which suggests that the methodology used to evaluate the fermentative capacity of the strains and the quality of the raw material was adequate. Despite the strong influence of the studied factors, it was not possible to prove, through these experiments, which one had a determinant role in the Fermentative Yield impact. This suggests that other factors not studied in this work are directly related that are able to influence Fermentative Yield.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar o perfil metabólico da utilização dos açúcares por diferentes leveduras (BG-1, CAT-1, FLEISCHMANN, PE-2, 1403-7A e LCM001) em diferentes meios de crescimento e também analisar o comportamento e a atividade de invertase destas leveduras durante um processo fermentativo com reciclos de células, semelhantemente ao processo industrial, levando em consideração os parâmetros: produção de etanol, formação de biomassa, produção de trealose, glicogênio, glicerol, rendimento e eficiência fermentativa. Os experimentos foram divididos em três partes: a 1a foi a quantificação da atividade de invertase das diferentes leveduras, em mosto de fermentação à base de mel e água (13% ART), a 2a analisouse o perfil de metabolização em diferentes meios de crescimento à base de YEP com 2% de açúcares (glicose, sacarose, ou glicose + sacarose), e a 3a foi a realização de uma fermentação alcoólica com 4 reciclos de células, com mosto de mel (13% ART), sendo os três primeiros utilizados para a avaliação do rendimento fermentativo, bem como seus indicadores (trealose, glicogênio, viabilidade, entre outros) e o último, destinado ao perfil de metabolização de açúcares em condições de fermentação. Os resultados mostram que as leveduras possuem diferentes atividades de invertase (BG-1 = 7,34; FLEISCHMANN = 5,75; CAT-1 = 3,76; PE-2 = 2,39 gART.h-1.gbiomassa; 1403-7A e LCM001, não possuem atividade), apresentam diferentes velocidades de hidrólise da sacarose, tanto em meios de crescimento como mostos (BG-1 e FLEISCHMANN = 2 h; CAT-1 = 3h; PE-2 = 4h; 1403-7A = 24 h e LCM001 = >24 h), assim como a velocidade de metabolização dos açúcares presentes nestes. Conclui-se que a atividade de invertase é dependente da linhagem de levedura, assim como a velocidade de metabolização dos açúcares em meios de crescimento e mosto. A análise do perfil de metabolização de açúcares não permite identificar a presença de transportador de sacarose. No geral, as leveduras selecionadas apresentam melhor desempenho fermentativo. Por outro lado, verificou-se que as linhagens com transportador de sacarose apesar da menor produção de álcool, apresentaram uma boa eficiência fermentativa. O maior problema por parte destas últimas, é o alto tempo de fermentação e a baixa taxa de multiplicação, com conseqüente queda na viabilidade celular. / The aim of this work was to evaluate the metabolic profile in the utilization of sugars, using different yeast strains (BG-1, CAT-1, FLEISHMANN, PE-2, 1403-7A and LCM001) with different growth medium and also to analyze behavior and the invertase activities of these yeast strains during fermentative process with recycling, similar to the industrial process. The following parameters were used: ethanol production, biomass formation, trealose production, glycogen, glycerol, ethanol yield and fermentation efficiency. The trials were divided into three parts: First was activity quantification of invertase using different yeast strains, with a mix of molasses and water (13% ART), the second was analyzed the metabolization profile with different growth medium using YEP added 2% of sugars (glucose, sucrose, or glucose + sucrose), and the third it was the alcoholic fermentation with 4 yeast cell recycles, using wort of molasses and juice ( 13 % ART), The first three were utilized to evaluate the fermentation yield and also theirs indicatives (trealose, glycogen, viability within others) and, the last one was performed to study the profile of sugars metabolization in fermentation conditions. The results showed that those yeasts produced different invertase activities (BG-1 = 7,34; FLEISCHMANN = 5,75; CAT-1 = 3,76; PE-2 = 2,39 gART.h-1.gbiomass; 1403-7A and LCM001 did not have invertase activity), different velocity of sucrose hydrolysis, as much as medium growth as worts (BG-1 and FLEISCHANN = 2 h; CAT-1 = 3h; PE-2 = 4h; 1403-7A = 24 h and LCM001 = >24 h), also as the velocity of sugars metabolization present on this medium. It can be concluded that the invertase activity is dependent of yeast strain, as the velocity of sugars metabolization in growth medium and wort. The profile analysis of metabolization of sugars did not allow to identify the presence of sucrose transporter. In general, the selected yeasts present the best fermentation performance. On the other hand, it was observed the strains with sucrose transportation did not show stress. The major problem of these yeasts were the high fermentation time and low propagation rate, and a decrease of the viability.

Historicamente o Brasil tem marcado importante presença no setor sucroalcoleiro devido a fatos como o Programa Nacional do Álcool (Pró-álcool) e mais recentemente a tecnologia dos carros flex. Esses fatos somados aos problemas da utilização de uma matriz energética não renovável, cara e muito poluente como o petróleo, trazem a importância de aperfeiçoar a atividade no país. No entanto, diversos fatores afetam a fermentação e reduzem o rendimento fermentativo, como a entrada de contaminantes no processo e a pemanência deles, através de problemas como a qualidade da matéria prima e práticas como o processo de \"Melle-Boinot, respectivamente. Estudos anteriores revelam que grande parte desses contaminantes são do grupo chamado de bactérias láticas e que essas apresentam duas maneiras distintas de metabolizar os açúcares (homofermentativas e heterofermentativa), sendo que o tipo presente influencia em outros fatores importantes como a produção de glicerol por parte das leveduras. Além disso, acredita-se que as heterofermentativas sejam favorecidas pelas condições impostas na dorna fermentativa. Nesse contexto, o presente trabalho objetiva fazer um levantamento do tipo metabólico predominante das bactérias láticas contaminantes de destilarias brasileiras, além de entender melhor as relações existentes entre esses microrganismos e as leveduras. Para isso, foram isoladas 221 bactérias de destilarias e testadas quanto ao tipo metabólico. Adicionalmente, 2 bactérias foram escolhidas (I8 e I9), identificadas e testadas em ensaios de fermentação em conjunto com as leveduras PE-2 e Mauri, sob condições que simulam o processo industrial. Foram testados cinco tratamentos (PE-2; PE-2+I8; PE-2+I9; Mauri; Mauri+I8 e Mauri+I9), com 3 repetições cada e um total de 5 reciclos fermentativos. Ao final de cada reciclo fermentativo, amostras foram retiradas para análises químicas e microbiológicas. Os resultados revelam que, embora as hetero sejam mais agressivas e predominem em relação às homo quando simulamos o processo industrial dentro do laboratório, diferentemente do que se pensava, não ocorre essa predominância dentro da destilaria, já que 51,3% dos isolados eram homo e 48,69% eram hetero. Além disso os resultados também mostraram que todas as bactérias homo identificadas pertenciam à espécie Lactobacillus plantarum, enquanto as hetero à espécie L. fermentum, o que de acordo com dados anteriores da literatura sugerem que possa haver uma divisão de tipos metabólicos por espécie. Ao analisarmos os metabólitos de ambos os microrganismos vemos que houve menor produção de glicerol por parte das leveduras quando elas estavam em cultivo conjunto com as bactérias homofermentativas, mesmo em comparação com o controle (sem contaminação) o que pode ser explicado pelo fato de ter havido produção de succinato exclusivamente nos tratamentos com a I8 (homo). Ou seja, como as bactérias homo produzem quantidades muito superiores de ácido lático se compararmos com as heterofermentativas, as leveduras foram estimuladas a excretarem mais ácido succínico, desviando o metabolismo da produção massiva de glicerol. / Brazil has been historically very present in ethanol industry because some facts as National Alcohol Program (\"Pro-Alcohol\") and more recently the flex fuel car technology. These facts, added to the problems of using petroleum that is a non-renewable energy source, very expensive and polluting, bring the importance of improving brazilian activity. However, several factors affect the fermentation and reduce alcoholic yields, as the entry of contaminants into the process and their permanency because, for example, the quality of raw materials and everyday practices as \"Melle-Boinot\" process, respectively. Previous studies have shown that many of these contaminants are called lactic acid bacteria, which have two distinct ways to metabolize sugars (homofermentative and heterofermentative), and the type present could influence important factors such as glycerol production by yeasts. Additionally, it is believed that the hetero bacteria are favored by the fermentative industrial conditions. In this context, this work aims to survey the predominant metabolic type of lactic acid bacteria contaminants in brazilian distilleries, and understand the relationship between this microorganisms and yeasts. For that, we isolated 221 bacteria from distilleries and tested their metabolic type. In addition, two strains were chosen (I8 and I9), identified and tested with PE- 2 and Mauri yeasts under industrial process simulating conditions. By this mean, we have 6 treatments (PE-2; PE-2+I8; PE-2+I9; Mauri; Mauri+I8 and Mauri+I9) with 3 replicates each one and a total of 5 cell recycling fermentation. At the end of each recycle, samples were taken for chemical and microbiological analysis. The results showed that, although the heterofermentative are more aggressive and dominant in relation to homo when we simulate the industrial process in the laboratory, unlike previously thought, we can not find this predominance in distilleries, since 51,3% of the isolates were homo and 48,69% were hetero. In addition, the results also showed that all the homo bacteria identify was a Lactobacillus plantarum, while all the hetero identify was a L. fermentum, which according to previous literature, suggests that should exist a division of metabolic types by species. When analyzing the metabolites of both microorganisms we see that there was less glycerol production by the yeast when they were growing together with homofermentative bacteria, even in comparison with the control (without contamination) which might be explained by the fact that there was only succinate production in treatments with homo (I8). In other words, homofermentative bacteria produce much higher amounts of lactic acid when compared with hetero, so yeast cells were stimulated to excrete more succinic acid and take the metabolism away from glycerol mass production.

Orientador: Paulo César Razuk / Banca: Augusto Ronchi Junior / Banca: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Resumo: A fermentação alcólica, processo central da indústria cervejeira é um processo que libera uma grande quantidade de calor. Sendo assim, os recipientes de fermentação devem estar equipados com instalações de refrigeração para o correto controle da temperatura. A presente pesquisa tem como objetivo a análise da troca de calor de fermentadores cilindrocônicos dotados de sistema de refrigeração direta através de serpentina meia-cana. Para a consecução desse objetivo foi necessária a elaboração de um roteiro de cálculo seguro baseado em equações e experiências encontradas em renomadas literaturas. A análise dos resultados encontrados foi realizada a partir dos valores obtidos através do programa de cálculo atualmente utilizado em uma das maiores empresas fornecedoras deste tipo de equipamento para o mercado cervejeiro, a Dedini Indústrias de Base. Constatou-se que os valores obtidos pelo roteiro apresentado na presente dissertação foram maiores do que os calculados no programa, concluindo-se que as diferenças e dificuldades de resfriamento encontradas em equipamentos semelhantes fornecidos a clientes distintos podem ter origem na quantidade de refrigerante. As estimativas para o coeficiente global de transferência de calor independem do roteiro de cálculo seguido, pois há uma variação máxima de 3,5 % nos resultados para o cálculo deste. O mesmo é verificado para as vazões mássicas de amônia requerida, onde esta variação é ainda menor (cerca de 3,0%) / Abstract: Alcoholic fermentation, brewery industry's central process that liberates a great amount of heat. Therefore, the fermentation containers should be equipped with cooling installations for correct temperature control. The present research aims to analyze the heat exchange in cylindroconical fermenters endowed with a halp-pipe coil direct cooling system. To achieve this objective, the elaboration of a sate calculation route based on equations and experiences found in renowned references was necessary. The validation of the results was accomplished from the values obtained through the calculation program now used in one the largest supplying companies of this kind of equipment for the brewer market, Dedini indústrias de Base. It was verified that the flow of ammonia for the cooling system obtained by the itinerary introduced in the present article was larger than the one calculated in the program, and it can be concluded that the differences and cooling difficulties found in similar equipments supplied to different customers can have origin in the amount of ammonia used in the cooling system. The values for the overal heat transfer coefficient do not depend on the calculation itinerary followed, because there is a maximum variation of 3.5% in the results for the calculation of the coeffiecient. The same is verified for the mass flows of requested ammonia, where this variation is still smaller (about 3.0%) / Mestre

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.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-12T11:44:31Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10511825 bytes, checksum: ff27fb15316ce502d8d27e94ab3c9b16 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-12T11:44:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10511825 bytes, checksum: ff27fb15316ce502d8d27e94ab3c9b16 (MD5) Previous issue date: 1997-03-25 / A produção de etanol a partir de soro de queijo suplementado com LB ou 0,5% de extrato de Ievedura por Klebsiella oxytoca M5A1, recombinante P2 (Kb.P2), em valores de pH controlado em 6,0; 6,5; 6,9; 7,0; e 7,3, apresentou baixo rendimento, o que indica ineficiência de estirpe Kb.P2 em utilizar a lactose do soro como substrato. A temperatura ótima para produção de enzima β-D-galactosidade foi 30°C. O pH e a temperatura de atividade ótima da enzima β-D-galactosidade foram 7,0 e 45°C, respectivamente. A enzima não apresentou estabilidade em temperatura superior a 35°C. Houve repressão catabólica de enzima, com a adição de glicose 10 minutos após a adição do indutor lPTG. A galactose adicionada em uma cultura paralela, no mesmo tempo, inibiu ligeiramente a produção de enzima. A β-D-galactosidase de Kb.P2 apresentou 37% de atividade em relação à E. coli K12, quando induzida com IPTG, indicando que Kb.P2 possui uma baixa expressão de enzima. As células rompidas com a prensa francesa ou as células permeabilizadas com tolueno apresentaram 1,3 vez mais atividade de β-D-galactosidase 30 minutos após a adição do indutor, comparado a células induzidas e não tratadas, o que indica baixa eficiência na entrada do substrato nas células. Os resultados permitem evidenciar que a fermentação de soro de queijo por Kb.P2 depende, ainda, do conhecimento e da manipulação do sistema da bactéria, visando utilizar lactose. / The fermentation of cheese whey, supplemented with LB or 0.5% yeast extract, by ethanologenic Klebsiella oxyfoca M5A1, recombinant P2 (Kb.P2), in media with the pH controlled at 6.0; 6.5; 6.9; 7.0. and 7.3, resulted in low ethanol yield. These results indicated that Kb.P2 was not expressing the Lac- operon efficiently. The optimum temperature for β-D-galactosidase production was 30°C. The best pH and temperature for β-D-galactosidase activity were 7.0 and 45°C, respectively. However, enzyme stability was reduced at temperatures higher than 35°C. The addition of glucose repressed β-D-galactosidase more than the addition of galactose. When compared to Escherichia coli K12. B-D-galactosidase induction with IPTG in Kb.P2 corresponded to only 37% of the activity observed for K12. This result showed that the expression of Lac-operon genes was weak. Cultures induced for 30 min with IPTG, and, then, treated in a French press or with toluene had 1.3 times more β-D-galactosidase activity than induced cells that were not ruptured, showing inefficient transport of the substrate into the cells. The possibility of Kb.P2 use for cheese whey fermentation depends on a better understanding of Lac-operon.

PACHECO, A. M. Estudo da viabilidade da produção de etanol a partir de suco de caju (Anacardium occidentale L.) utilizando células imobilizadas em bagaço de caju. 71 f. 2009. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-22T11:34:35Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T17:08:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T17:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) Previous issue date: 2009-06-10 / The use of cashew apple peduncle, a vast available material found in Ceará that is usually wasted, combined with production of ethanol, is the focus of this project. Cashew apple juice, rich in fructose, glucose, salts and vitamins, is an appropriate raw material for alcoholic fermentation by the yeast Saccharomyces cerevisiae. The search for improvements in ethanol production in this work was achieved through the study of the use of yeast immobilized in cashew apple bagasse support, (SBC). Cell immobilization has been studied by many researchers and has been an important technique because of the possible benefits and advantages as the increase in productivity. Cashew apple bagasse is a cheap and easily accessible raw material to the application of the immobilization technique. As comparison, results with free, immobilized cells in calcium alginate, a known agent for immobilization by encapsulation, and immobilized cells by adsorption on SBC were studied. Preliminary fermentation assays using immobilized cells on SBC were performed, as well as consecutive and storage fermentations. The following kinetic parameters were checked: productivity (Qp, gL-1h-1), efficiency (Ef,%), substrate / biomass yield (Yx / s, g.g-1) and substrate / product yield (Yp / s, g.g - 1). SBC presented advantages, such as high cell densities and adhesion, generating high yields (≈ 5 g.L-1h-1). With respect to efficiency and rate of substrate / product yield, immobilized cells reached values similar to those obtained with free cells in the integral cashew apple juice (about 90% and 0.47 respectively). Another advantage is the durability and possibility of reuse of SBC making the process more economical, fast and efficient. SBC was reused for at least 10 consecutive batches and remained stable, at refrigerator, for 6 months / O aproveitamento integral do pedúnculo de caju, uma matéria prima vastamente encontrada no Ceará e pouco aproveitada, aliado a produção de etanol, produto de valor energético são o foco desse projeto. O suco de caju integral, rico em frutose, glicose, sais e vitaminas, mostrou-se bastante adequado para o uso da levedura Saccharomyces cerevisiae no processo fermentativo alcoólico. A busca por melhorias na obtenção de etanol se deu através do estudo do uso de leveduras imobilizadas em suporte de bagaço de caju (SBC). A imobilização celular vem sendo estudada por inúmeros pesquisadores e tem se mostrado uma técnica importante devido aos benefícios e vantagens possibilitados como o aumento na produtividade. O bagaço de caju surge como uma matéria prima barata e de fácil obtenção para a aplicação da técnica de imobilização. Para comparação foram estudados os resultados com células livres e imobilizadas em alginato de cálcio, um conhecido agente de imobilização de células por encapsulamento e células imobilizadas por adsorção em bagaço de caju. Utilizando células imobilizadas em bagaço foram realizadas fermentações preliminares, consecutivas e de estocagem. Foram verificados os seguintes parâmetros cinéticos: produtividade (Qp, g.L-1h-1), eficiência (Ef, %), conversão substrato/biomassa (Yx/s, g.g-1) e conversão substrato/produto (Yp/s, g.g-1). O suporte de bagaço de caju atingiu vantagens com relação a adesão e altas densidades celulares, gerando elevadas produtividades (≈ 5 g.L-1h-1). Com relação a eficiência e a taxa de conversão substrato/produto, células imobilizadas atingiram valores similares aos obtidos com células livres no suco de caju integral (em torno de 90% e 0,47 respectivamente). Outra vantagem foi a durabilidade e possibilidade de reutilização do suporte tornando o processo mais econômico, rápido e eficiente. O SBC mostrou-se apto a reutilização por no mínimo 10 bateladas consecutivas e se manteve estável, em geladeira, por pelo menos 6 meses

DORNELLES, Anita Saraiva. Produção de cachaça com grânulos de Kefir. 2007. 72 f. : Disertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Departamento de Tecnologia de Alimento, Curso de Mestrado em Tecnologia de Alimentos, Fortaleza-CE, 2007 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-05-31T12:31:37Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_asdornelles.pdf: 1511119 bytes, checksum: f9b00aa807ca3e9e1c0ff21d577a1a14 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-05-31T12:31:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_asdornelles.pdf: 1511119 bytes, checksum: f9b00aa807ca3e9e1c0ff21d577a1a14 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T12:31:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_asdornelles.pdf: 1511119 bytes, checksum: f9b00aa807ca3e9e1c0ff21d577a1a14 (MD5) Previous issue date: 2007 / Sugar cane spirit is the most consumed alcoholic drink in Brazil. Ceará State is the 4th producer of sugar cane spirit in the country. In this way, studies regarding new alternatives to produce sugar cane spirits are very important for the local development. Sugar cane is the main raw material used in Brazil in alcoholic fermentation and the yeast Saccharomyces cerevisae is the microorganism used in industrial processes. However, other microorganisms are also able to produce ethanol using raw materials rich in sugars as substrate. In this work, the use of kefir granules in alcoholic fermentation using sugar cane as substrate is presented. Kefir granules are composed of several microorganisms entrapped in a polymeric matrix (kefiran). The main constituents of the granules are lactobacillus and yeasts (Saccharomyces, Kluyveromyces, Cândida and Pichia). These granules are traditionally used to produce fermented milk with low alcohol content. The use of such granules to produced distilled alcoholic beverages was not studied yet. A factorial planning was carried out to verify the influence of sugar concentration and the initial inocula in the ethanol yield in fermentation carried out using kefir granules an commercial baker’s yeast (Saccharomyces cerevisae). The fermented broth obtained using kefir presented higher residual sugars and lower ethanol content when compared to the fermented broth obtained using baker’s yeast. The fermented broth was distilled in a artisanal distilator (alambique). The sugar cane spirit obtained presented pleasant aroma and flavor. Physicochemical analyses of the distilled product attested their quality and conformity with the Brazilian regulations requirements considering its composition. The sugar cane spirit obtained using kefir granules was submitted to a sensory evaluation considering the product acceptance and sensory description. The spirit obtained using baker’s yeast was used as reference in the sensory evaluation of the product. / A cachaça é a bebida mais consumida no Brasil. O Ceará ocupa um lugar privilegiado entre os grandes produtores de cachaça do Brasil (4o lugar dentre os produtores nacionais). Dessa forma, estudos inovadores de produção de cachaça são de suma importância. A principal matéria-prima utilizada no Brasil para fermentação alcoólica é a cana-de-açúcar. A levedura Saccharomyces cerevisae é o microrganismo utilizado industrialmente nas destilarias. Entretanto, outros microrganismos são também capazes de produzir etanol utilizando matérias-primas açucaradas como substrato. Neste trabalho, é apresentado o estudo da produção de aguardente de cana através da fermentação alcoólica com grânulos de kefir, utilizando caldo de cana como substrato. Os grânulos de kefir são constituídos de uma microflora variada, tendo como principais constituintes bactérias do gênero Lactobacillus e leveduras (Saccharomyces, Kluyveromyces, Cândida e Pichia). Estes grânulos são tradicionalmente utilizados para produção de leites fermentados de baixo teor alcoólico. A produção de bebidas alcoólicas destiladas através destes grânulos nunca foi estudada. Através de um planejamento fatorial, foi possível verificar a influência do teor de açúcar e da massa de inóculo no rendimento em etanol para fermentações conduzidas com os grânulos de kefir e com o fermento de panificação (Saccharomyces cerevisae). O fermentado obtido com o kefir resultou em maiores teores de açúcar residual e menores teores de etanol quando comparado com a fermentação com a levedura. O fermentado (vinho) foi destilado em alambique artesanal. A cachaça assim produzida apresentou aroma e sabor agradáveis. As análises químicas demonstraram que a bebida atendeu aos requisitos legais com relação á sua composição. A bebida obtida utilizando-se a levedura Saccharomyces cerevisae serviu como referência na análise sensorial. Para saber se a cachaça satisfazia as expectativas dos consumidores, foram feitas análises sensoriais de aceitação e análise descritiva quantitativa.

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.