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 μmax 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 μmax 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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_UFU:oai:repositorio.ufu.br:123456789/15135 |
| Date | 27 February 2009 |
| Creators | Amaral, Flávia Silvério |
| Contributors | Cardoso, Vicelma Luiz, Ribeiro, Eloizio Julio, Resende, Miriam Maria de, Contiero, Jonas |
| Publisher | Universidade Federal de Uberlândia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFU, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFU, instname:Universidade Federal de Uberlândia, instacron:UFU |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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