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Previous issue date: 2017-04-10 / Não recebi financiamento / The fermentation is one of the most critical steps of the fuel ethanol production. Some factors directly influence the fermentation efficiency, such as the fermentation system, the selected yeast and the bacterial contamination, especially from the genus Lactobacillus. For the control of the contamination, the industries apply antibiotics and biocides, however, these products can result in increased cost and environmental problems for the industry. The use of the acid treatment (sulphuric acid solution, pH 2.0) of the cells between the cycles of fermentation is not always effective to combat the bacterial contamination. In this context, the present study aimed to evaluate the effect of fermentation system – simple batch and fed batch – on the contamination of the sugarcane juice with Lactobacillus sp, in a cell-recycled fermentation with the selected yeast strain of S. cerevisiae PE-2. Following, the effect of ethanol addition to the acid treatment was evaluated to control the bacterial growth in fed-batch system with cell recycle. In the fed-batch system, a higher ethanol production and efficiency was verified, as well as a higher logarithmic variation of the yeast growth. The bacterium L. fermentum was more harmful to the fermentation than L. plantarum, resulting in more sugar left in the fermented must and lower fermentative efficiency, in both systems. The effect of contaminations in the single batch system was higher than in the fed-batch system especially since the substrate feeding allowed a better yeast development, which could be more competitive with the contaminant bacterium. Regarding the modification in the acid treatment performed between the fermentative cycles, only with the acid treatment, the population of L. fermentum reduced almost 3 log cycles at the end of the sixth fermentative cycle, however, when 5% of ethanol was added to the acid solution, the bacterium lost completely the cell viability right after the first fermentative cycle. There was no alteration in the ethanol production in the fermentation contaminated with L. fermentum, comparing the cell treatments with and without the addition of 5% ethanol. The acid treatment + 5% ethanol was able to reduce the population of L. fermentum without impact to the fermentative efficiency and with a low residual sugar concentration in the fermentative must (around 4 g/100 mL), at the end of six ninehour fermentative cycles, in fed-batch system. / A fermentação é uma das etapas mais críticas do processo de produção de
etanol combustível. Alguns fatores influenciam diretamente na eficiência
fermentativa, como por exemplo, o sistema de fermentação utilizado, a linhagem
selecionada empregada e a contaminação por bactérias, especialmente as do
gênero Lactobacillus. Para controle das bactérias, as indústrias aplicam antibióticos
e biocidas, porém, esses produtos podem acarretar aumento de custo e problemas
ambientais para a indústria. O tratamento ácido (solução de ácido sulfúrico, pH 2,0)
do fermento empregado entre os ciclos fermentativos nem sempre é eficaz para
combater a contaminação bacteriana. Nesse contexto, o presente trabalho teve por
objetivos inicialmente avaliar o efeito do sistema de fermentação -batelada simples e
batelada alimentada - sobre a contaminação do mosto de caldo de cana com as
bactérias Lactobacillus, em fermentação com seis reciclos celulares conduzida pela
levedura industrial Saccharomyces cerevisiae PE-2. Em seguida avaliou-se o efeito
da adição de etanol ao tratamento ácido para o controle do crescimento de L.
fermentum, em fermentação em batelada alimentada com reciclo celular. Em
sistema de batelada alimentada, verificou-se maior produção de etanol, maior
eficiência fermentativa e maior variação logarítmica de crescimento da levedura. A
bactéria L. fermentum foi mais prejudicial à fermentação do que L. plantarum,
resultando em maior sobra de açúcar no meio fermentado e menor eficiência
fermentativa, nos dois sistemas. O efeito das contaminações no sistema de batelada
simples foi maior do que no sistema de batelada com alimentação especialmente
pelo fato de a alimentação permitir um maior desenvolvimento da levedura, que
pode assim competir em melhor condição com a bactéria contaminante. Em relação
à modificação do tratamento das células entre os ciclos fermentativos, só com o
tratamento ácido, a população de L. fermentum reduziu quase 3 ciclos log ao final do
sexto ciclo fermentativo, no entanto, quando se adicionou 5% de etanol à solução
ácida, a bactéria perdeu completamente a viabilidade celular já ao final do primeiro
ciclo fermentativo com o tratamento. Não houve alteração na produção de etanol na
fermentação contaminada com L. fermentum, comparando-se os tratamentos
celulares com e sem adição de 5% de etanol. O tratamento ácido + 5% de etanol foi
capaz de reduzir a população de L. fermentum sem causar impacto à eficiência
fermentativa, e com uma concentração de ART residual baixa (cerca de 4 g/100 mL),
ao final de 6 ciclos fermentativos de 9 horas, em sistema de batelada alimentada.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/9342 |
| Date | 10 April 2017 |
| Creators | Costa, Marcelo Augusto de Souza |
| Contributors | Antonini, Sandra Regina Ceccato |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus Araras, Programa de Pós-graduação em Produção Vegetal e Bioprocessos Associados (Campus ARARAS), UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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