Дисертації з теми "Etanol fermentation"
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Tognete, Milena Heloisa Pozenatto Bicudo [UNESP]. "A influência da matéria-prima e diferentes cepas de levedura no rendimento fermentativo de um processo de obtenção de etanol." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2017. http://hdl.handle.net/11449/150032.
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Submitted by MILENA HELOISA POZENATTO BICUDO TOGNETE null (mibicudo28@gmail.com) on 2017-03-28T20:38:07Z
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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.
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Silveira, Erick de Abreu [UNESP]. "Caracterização bioquímica de leveduras industriais produtoras de etanol cultivadas em diferentes açúcares." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2013. http://hdl.handle.net/11449/88023.
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Previous issue date: 2013-02-22Bitstream added on 2014-06-13T19:08:55Z : No. of bitstreams: 1
silveira_ea_me_araiq.pdf: 555848 bytes, checksum: 89c80bc437beb0f21db690492633ec23 (MD5)Para o aprimoramento do processo industrial de produção de bioetanol, é fundamental o conhecimento da bioquímica e fisiologia dos microrganismos envolvidos. Assim, este estudo tem o objetivo de obter informações bioquímicas de leveduras industriais, principalmente ao que se refere à hidrólise da sacarose e maltose pela enzima invertase (β-frutofuranosidase, EC 3.2.1.26) e maltase (α- glicosidase, EC 3.2.1.20) respectivamente. As linhagens industriais Ethanol RedTM (Fermentis/Lasaffre - linhagem francesa) PE-2, SA-1, CAT-1 e BG (linhagens brasileiras) foram cultivadas em meios contendo diferentes fontes de carbono (sacarose, glicose, frutose, maltose e galactose), suplementados com peptona e extrato de levedo, e avaliadas com relação a produção de biomassa, consumo da fonte de carbono, viabilidade celular e níveis de atividade invertásica e maltásica. Resultados mostraram que todas as linhagens apresentam crescimento rápido e intenso em sacarose, glicose e frutose, porém apresentam comportamento diferente em meios contendo maltose e galactose. Todas as linhagens crescem lentamente em galactose. Ethanol RedTM é mais adaptada para o crescimento em maltose do que as linhagens brasileiras PE-2 e SA-1. As outras linhagens brasileiras (CAT-1 e BG) não crescem em maltose devido à ausência de atividade maltásica. Com relação aos níveis de atividade invertásica, foi identificada a presença de três categorias de linhagens: uma com altos níveis de atividade (Ethanol RedTM), outra com níveis mais baixos (PE-2, CAT-1), e uma terceira categoria com atividade intermediária entre estas duas primeiras categorias (SA-1 e BG). Além do valor acadêmico, os resultados obtidos têm importância aplicada na medida em que indicam que as linhagens industriais produtoras de etanol combustível apresentam diferentes características fisiológicas, que podem ser exploradas para aperfeiçoar o processo de fermentação alcoólica
For the improvement of the industrial ethanol fuel-producing process, it is crucial to understand the biochemistry and physiology of the microorganisms involved. This study aims to obtain biochemical information of industrial yeasts, especially when it refers to the hydrolysis of sucrose and maltose by the enzyme invertase (β-frutofuranosidase, EC 3.2.1.26) and maltase (α-glicosidase, EC 3.2.1.20) respectively. The industrial strains Ethanol RedTM (Fermentis/Lasaffre - French strain) PE-2, SA-1, CAT-1 and BG (Brazilian strains) were cultured in media containing different carbon sources (sucrose, glucose, fructose, maltose and galactose) supplemented with peptone and yeast extract, and evaluated relative to biomass production, carbon source consumption, cell viability and levels of invertase and maltase activities. Results showed that all strains exhibit rapid and intense growth in presence of sucrose, glucose and fructose, but they have differing behavior in media containing maltose and galactose. All strains grow slowly on galactose. Ethanol RedTM is more adapted for growing in maltose than Brazilian PE-2 and CAT- 1. The remaining Brazilian strains (BG and CAT-1) do not grow in maltose, due to the absence of maltase activity. As far as the levels of invertase activity is concerned, three categories of strains have been identified: with high activity levels (Ethanol RedTM), with lower levels (PE-2, CAT-1), and a third category with intermediate activity levels between these first two categories (SA-1 and BG). Besides academic value, the results obtained have applied significance in indicating that industrial ethanol fuel-producing strains exhibit different physiological characteristics that can be exploited to improve the fermentation process
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Silveira, Erick de Abreu. "Caracterização bioquímica de leveduras industriais produtoras de etanol cultivadas em diferentes açúcares /." Araraquara, 2013. http://hdl.handle.net/11449/88023.
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Orientador: José Roberto ErnandesBanca: Rubens Monti
Banca: João Atílio Jorge
Resumo: Para o aprimoramento do processo industrial de produção de bioetanol, é fundamental o conhecimento da bioquímica e fisiologia dos microrganismos envolvidos. Assim, este estudo tem o objetivo de obter informações bioquímicas de leveduras industriais, principalmente ao que se refere à hidrólise da sacarose e maltose pela enzima invertase (β-frutofuranosidase, EC 3.2.1.26) e maltase (α- glicosidase, EC 3.2.1.20) respectivamente. As linhagens industriais Ethanol RedTM (Fermentis/Lasaffre - linhagem francesa) PE-2, SA-1, CAT-1 e BG (linhagens brasileiras) foram cultivadas em meios contendo diferentes fontes de carbono (sacarose, glicose, frutose, maltose e galactose), suplementados com peptona e extrato de levedo, e avaliadas com relação a produção de biomassa, consumo da fonte de carbono, viabilidade celular e níveis de atividade invertásica e maltásica. Resultados mostraram que todas as linhagens apresentam crescimento rápido e intenso em sacarose, glicose e frutose, porém apresentam comportamento diferente em meios contendo maltose e galactose. Todas as linhagens crescem lentamente em galactose. Ethanol RedTM é mais adaptada para o crescimento em maltose do que as linhagens brasileiras PE-2 e SA-1. As outras linhagens brasileiras (CAT-1 e BG) não crescem em maltose devido à ausência de atividade maltásica. Com relação aos níveis de atividade invertásica, foi identificada a presença de três categorias de linhagens: uma com altos níveis de atividade (Ethanol RedTM), outra com níveis mais baixos (PE-2, CAT-1), e uma terceira categoria com atividade intermediária entre estas duas primeiras categorias (SA-1 e BG). Além do valor acadêmico, os resultados obtidos têm importância aplicada na medida em que indicam que as linhagens industriais produtoras de etanol combustível apresentam diferentes características fisiológicas, que podem ser exploradas para aperfeiçoar o processo de fermentação alcoólica
Abstract: For the improvement of the industrial ethanol fuel-producing process, it is crucial to understand the biochemistry and physiology of the microorganisms involved. This study aims to obtain biochemical information of industrial yeasts, especially when it refers to the hydrolysis of sucrose and maltose by the enzyme invertase (β-frutofuranosidase, EC 3.2.1.26) and maltase (α-glicosidase, EC 3.2.1.20) respectively. The industrial strains Ethanol RedTM (Fermentis/Lasaffre - French strain) PE-2, SA-1, CAT-1 and BG (Brazilian strains) were cultured in media containing different carbon sources (sucrose, glucose, fructose, maltose and galactose) supplemented with peptone and yeast extract, and evaluated relative to biomass production, carbon source consumption, cell viability and levels of invertase and maltase activities. Results showed that all strains exhibit rapid and intense growth in presence of sucrose, glucose and fructose, but they have differing behavior in media containing maltose and galactose. All strains grow slowly on galactose. Ethanol RedTM is more adapted for growing in maltose than Brazilian PE-2 and CAT- 1. The remaining Brazilian strains (BG and CAT-1) do not grow in maltose, due to the absence of maltase activity. As far as the levels of invertase activity is concerned, three categories of strains have been identified: with high activity levels (Ethanol RedTM), with lower levels (PE-2, CAT-1), and a third category with intermediate activity levels between these first two categories (SA-1 and BG). Besides academic value, the results obtained have applied significance in indicating that industrial ethanol fuel-producing strains exhibit different physiological characteristics that can be exploited to improve the fermentation process
Mestre
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Boström, Karin. "Tillförsel av jäst till SSF i industriell skala." Thesis, KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), 2011. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-49891.
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Användning av etanol som drivmedel och en efterfråga på gröna kemikalier driver utvecklingen av bioetanol framåt. Etanolpiloten, SEKAB, i Örnsköldsvik är en av få anläggningar i världen med kompetens och kunskap att producera bioetanol baserat på lignocellulosa. På senare tid har det dock uppstått problem vid etanolframställningen på grund av att en del jästodlingar blivit kontaminerade av bakterier vilket lett till ett sämre utbyte av biomassa och etanol. Det huvudsakliga syftet med detta examensarbete var att ta reda på orsaken till dessa misslyckade jästodlingar. Examensarbetet delades upp i två huvudsakliga problemområden. Förutom orsaken till de kontaminerade odlingarna studerades även funktionen hos en ny jäststam, Saccaromyces cerevisiae torrjäst, i syfte att undersöka om det finns bättre alternativ till den jäststam som används i etanopiloten i nuläget. En specialstudie av rengöringen av odlingstankar och ledningar i etanolpiloten utfördes i syfte att kartlägga var i utrustningen som infektionsrisken är som störst. Försöken påvisade att det huvudsakliga problemet kan lokaliseras till den största jästodlingstanken. Där befinner sig jästen under en längre tid i en miljö som är gynnsam för tillväxt av både jäst och bakterier. En annan orsak till de infekterade odlingarna är att rengöringen av utrustningen inte har skett på rätt sätt, samt att temperaturen hos tvättkemikalierna har varit för låg. En viktig slutsats är därför att bättre rutiner vid hanteringen av jästodlingsutrustningen samt att större noggrannhet i samband med rengöringen bör eftersträvas. En bidragande orsak till de infekterade odlingarna kan också härröra från uppodlingsprocessen av ympjäst som i dagens läge sker på laboratorium. Genom att använda en stam av S. cerevisiae som köps in i frystorkad form kan flera steg i jästodlingsprocessen elimineras. Det både förkortar odlingsprocessen och minskar infektionsrisken. S. cerevisiae torrjäst undersöktes både i laboratorium och i etanolpiloten. Tre olika odlingsskalor användes, skakflaskor (250 ml), labfermentorer (3 l) och pilotskala (10m3). Försöken påvisar höga utbyten av både biomassa och etanol. För att kunna hålla nere produktionskostnaderna för etanolframställningen är det viktigt att jästen som används går att odla på det hydrolysat som produceras vid förbehandlingen av råvaran. Försök i pilotskala visar på lovande resultat vid uppodling av S. cerevisiae torrjäst när hela 70 % av sockerkällan kommer från hydrolysat. Ytterligare utvärdering och optimering av odlingsprocessen samt en ekonomisk jämförelse mellan de tillgängliga jäststammarna krävs dock innan S. cerevisiae torrjäst eventuellt kan användas kontinuerligt i pilotskala.
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Pedro, Cláudia Ribeiro Leone [UNESP]. "Ação de ultra-som em leveduras no processo de fermentação etanólica." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2008. http://hdl.handle.net/11449/95017.
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pedro_crl_me_rcla.pdf: 330187 bytes, checksum: fd53ab83cccca926710965b6e97ac83c (MD5)Universidade Estadual Paulista (UNESP)
O crescente interesse mundial no aumento da produção do etanol como combustível alternativo bem como seu uso na indústria alcoolquímica através de processos de fermentação, tem proporcionado o desenvolvimento de novas tecnologias que auxiliem no aumento de sua produtividade e rendimento. Este estudo, portanto relata a influência das ondas ultra-sônicas durante processo fermentativo quando aplicada radiação em mosto contendo Saccharomyces cerevisiae. Dessa forma objetivou-se verificar se a aplicação do ultra-som no processo fermentativo induz alguma alteração quanto à produção de etanol. As ondas ultra-sônicas foram geradas com sonda vibratória de 19 KHz, a potência de 80 W com duração de 30 segundos a cada aplicação efetuada. Foram realizados quatro experimentos fermentativos empregando-se Saccharomyces cerevisiae na forma de fermento fresco prensado Fleischmann Royal ®. Celular Todos os experimentos foram elaborados com 5 repetições e as amostras para as análises dos experimentos I, III e IV, foram coletadas tempos 3; 6 e 9 horas de fermentação, exceto no experimento II que as amostragens foram nos tempos 1,5; 3 e 4,5 horas. As amostras para as análises destes, foram coletadas antes e após o procedimento de irradiação. Em todos os experimentos houve a coleta de amostras controle. Analisou-se nos mostos fermentados do experimento I: pH, acidez sulfúrica, número de células,viabilidade celular, produção de etanol, açúcar residual total e rendimentos fermentativos (prático, teórico, real e real do prático). Nos experimentos II, III e IV analisou-se somente a produção de etanol. No experimento IV foi realizado reciclo de células onde as células foram submetidas a 3 fermentações sucessivas. Os dados comparativos indicaram que a irradiação com ultra-som, diminui o pH e aumenta a acidez sulfúrica, quando comparado ao controle, supondo-se como...
The growing international interest in ethanol as an alternative to fossil fuels, as well as its industrial use by means of fermentative processes, has led to the development of new technologies aiming to increase ethanol productivity. This study therefore reports the influence of ultrasonic wave irradiation applied to sugar cane yeast containing Saccharomyces cerevisiae. Anyway the objective was to analyze the effects of ultrasound on the production of ethanol. The ultrasonic waves were generated with a vibratory frequency of 19 KHz, potency of 80 W, with 30 seconds duration during each treatment. A series of four fermentative experiments were performed using Saccharomyces cerevisiae contained in the fresh yeast Fleischmann Royal ®. All experiments were performed with 5 repetitions. For experiments I, III, and IV, samples were analyzed at 3, 6, and 9 hours after starting the fermentation process; whereas in the experiment II sampling was performed at 1.5, 3, and 4.5 hours of fermentation. Sample collection was performed before and after the irradiation procedure. In all experiments control samples were collected. The pH, sulphuric acidity, cell viability, number of cells, ethanol production, total residual sugar, fermentative output (practical, theoretical, real, and practical of real) were determined in the yeast of experiment I. For experiments II, III, and IV, only ethanol production was determined. During experiment IV cells were recycled for 3 successive fermentations. The comparative data showed that ultrasound irradiation reduced the pH and increased sulphuric acidity when compared to the control; these effects were possibly caused by an increase in organic acids and in CO2 production...(Complete abstract click electronic access below)
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Miranda, Junior Messias [UNESP]. "Estudos fisiológicos com leveduras industriais produtoras de etanol: efeito da natureza da fonte de nitrogênio." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2012. http://hdl.handle.net/11449/100737.
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mirandajunior_m_dr_araiq.pdf: 884289 bytes, checksum: 19e1ba1c563a31b9cb660f1d7028b16c (MD5)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
A principal meta deste trabalho foi a de realizar estudos com leveduras industriais brasileiras utilizadas em usinas, na tentativa de viabilizar o emprego da Tecnologia de Fermentação de Mostos com Altos Teores de Açúcares Fermentecíveis, na produção de etanol combustível. Inicialmente, foram realizados experimentos para obtenção de informações relativas as linhagens, na fermentação de sacarose, maltose e glicose, em meios contendo uma base nitrogenada e suplementado com fontes de nitrogênio com diferentes complexidades estruturais. Os estudos mostraram que as linhagens industriais apresentam diferentes perfis de crescimento nos meios suplementados com diferentes fontes de nitrogênio, que variaram de um simples sal de amônio, a um hidrolisado ácido de proteínas (casaminoácidos) e hidrolisado enzimático de proteínas (peptona). Entretanto, a maior capacidade de acúmulo de biomassa pode não ter um reflexo direto na capacidade de utilização de açúcares e a consequente produção de etanol pelas leveduras industriais. Além da natureza estrutural da fonte de nitrogênio e do tipo de açúcar, a presença do oxigênio, em maior quantidade nos cultivos agitados, interferiu sobremaneira no desempenho fermentativo das leveduras industriais, e até no acúmulo de trealose. No geral, foi a suplementação com peptona que propiciou maior produção de biomassa, preservação da viabilidade celular e consumo mais eficiente da fonte de carbono, em cultivos agitados e não agitados. Os estudos com alta densidade celular tiveram como objetivo definir condições experimentais para a condução da Fermentação de Mosto com Altos Teores de Açúcares Fermentescíveis, e que pudessem propiciar ao final do processo a completa utilização da sacarose, associada á preservação da viabilidade...
In this work studies with Brazilian yeast for ethanol production were conducted in order to verify the possibility of utilization of brazilian yeasts for ethanol production in an industrial process known as Very High Gravity Sucrose Fermentation Technology, to produce wine with high ethanol contends. This technology has the advantage to reduce production costs by increasing fermentation yields. Initially, studies were conducted with sucrose, maltose and glucose fermetation in medium containing YNB, supplemented with a nitrogen source varying from a single ammonium salt (ammonium sulfate) to free amino acids (casamino acids) and peptides (peptone). Data suggest that yeast strains vary in their response to nitrogen source complex structure, kind of sugar and to oxygen availabity. In general, under peptone supplementation all strains, in shaking and static conditions, showed higher biomass accumulation, efficient sugar utilization and yeast viability was preserved. Sugar utilization by industrial strains not always was directly correlated with higher biomass accumulation. Trehalose accumulation was also influenced by the structural complexity of nitrogen sources, the kind of sugar and the presence of oxygen. Studies with high cell density were conducted to define experimental parameters for Very High Gravity Sucrose Fermentation, in order to induce at the end of process full sugar exhaustion together cell viability preservation. Complete sucrose utilization was detected only in media with 22 and 25% (w/v) sucrose. In the presence of higher sucrose contends (30% (w/v)), total sucrose exhaustion was obtained in a sugar cane based medium, supplemented with 2% (w/v) peptone. The results described in this thesis suggest that industrial yeasts show differing nitrogen demand, and the utilization of Very High Gravity Sucrose Fermentation technology could be carried only after finding the appropriated nutritional and fermentation conditions
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Camili, Eloneida Aparecida [UNESP]. "Parâmetros operacionais do processo de produção de etanol a partir de polpa de mandioca." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2010. http://hdl.handle.net/11449/101669.
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camili_ea_dr_botfca.pdf: 1958928 bytes, checksum: 0e5a5b6afd39e54b23342ae344c8af52 (MD5)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
A crescente necessidade de ampliar de modo sustentável o uso de fontes renováveis de energia, para proporcionar maior segurança ao suprimento energético, e reduzir os impactos ambientais associados aos combustíveis fósseis, encontra no bioetanol uma alternativa viável economicamente e com significativo potencial de expansão. Atualmente, a produção de etanol de mandioca por processo fermentativo, visando sua utilização como combustível veicular, é limitada, principalmente em comparação a processos que utilizam a cana-de-açúcar como matéria prima, e o eficiente uso do bagaço gerado. Todavia, a possibilidade de se produzir etanol refinado a partir de mandioca in natura vem obtendo o interesse de alguns industriais da área, devido ao fato do produto apresentar um maior valor de mercado que o etanol carburante. Este trabalho teve como finalidade contribuir para a inovação do processo de obtenção de etanol a partir da mosturação de raízes da mandioca, a etapa de fermentação e caracterização dos produtos, utilizando um sistema de produção em escala laboratorial que simulou as operações numa planta industrial. Buscou-se definir as melhores condições de tempos de processo, catalisadores enzimáticos e concentrações de substrato. No sentido de promover uma inovação tecnologicamente viável, traçou-se um planejamento experimental que minimizasse as operações de preparo, definindo as condições mais adequadas para o processo de hidrólise e fermentativo. A primeira etapa do trabalho consistiu em estudar o tempo de sacarificação do amido contido na polpa de raízes de mandioca, utilizando um delineamento central composto rotacional (DCCR) 23 onde o valor da variável dependente (concentração de glicose do sacarificado) ficou em função das variáveis independentes (concentração de matéria seca, concentração de enzima dextrinizante e concentração...
Based on the increasing need of enlarging the use of renewable sources sustainably to provide greater security for energy supply and reduce environmental impacts associated with fossil fuels, bioethanol represents an economically viable alternative with significant potential of expansion. Currently, ethanol production from cassava through fermentation aimed at its use as vehicle fuel has been limited, mainly compared to processes employing sugarcane as raw material and the efficient use of the generated bagasse. However, the possibility of producing refined ethanol from cassava in natura has attracted the interest of some industries in the area, since this product has a higher market value than combustible ethanol. This work aimed to contribute to the innovation of the process of obtaining ethanol from cassava root mashing, as well as the stage of fermentation and characterization of products, using a production system in laboratory scale simulating operations in an industrial plant. We attempted to define the best... (Complete abstract click electronic access below)
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Prado, Laysa Maciel Lewandowski Meira. "Controle de qualidade em fermentações para produção de etanol utilizando cromatografia de íons." Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-27102017-093040/.
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Considerando o crescimento do setor sucroenergético na última década e a busca por combustíveis renováveis, a fim de reduzir a dependência aos combustíveis fósseis, pesquisas nas áreas de açúcar e álcool estão comumente ligadas ao desenvolvimento de tecnologias que visem obtenção de processos e produtos com qualidade, lucro, altos rendimentos, minimização de perdas e gastos. O desenvolvimento de equipamentos e procedimentos analíticos que busquem vantagens competitivas em relação às metodologias convencionais está cada dia mais evidente e no processo de produção de açúcar e álcool, faz-se cada vez mais usuais. Uma dessas técnicas analíticas é a cromatografia. Por isso, a necessidade de trabalhos que avaliem técnicas cromatográficas aumenta diariamente, visto a importância que essas têm dentro do processo produtivo, no controle de qualidade e para a tomada de decisões. Por esses motivos, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso da técnica de cromatografia de íons para o controle analítico e de qualidade em fermentações para a produção de etanol. Para a realização deste estudo, inicialmente foi realizada validação da metodologia para análise de açúcares e depois foram realizados ensaios de fermentação. Os ensaios consistiram em fermentações com três tipos de mostos diferentes (três tratamentos), sendo os mostos obtidos a partir de caldo ou de xarope ou misto ( caldo + xarope), com teores de ART (açúcares redutores totais, respectivamente de 146,26 (±1,53) g L-1, 148,61 (±3,62) g L-1 e 158,35 (±4,67) g L-1, resultados estes obtidos pela cromatografia iônica e 107,75 (±3,19) g L-1, 115,90 (±10,41) g L-1 e 134,53 (±8,33) g L-1 para os mostos a base de caldo, xarope e misto, quando analisados pela metodologia convencional. Cada tratamento foi feito em cinco repetições, utilizando 300 mL de mosto cada, onde foram inoculados 9g de levedura Saccharomyces cerevisiae. Os pârametros analisados foram: viabilidade celular, brotamento, brotos vivos das leveduras, teores de Brix, teores de AR e ART por cromatografia iônica e por DNS, eficiência e rendimento fermentativo. Os resultados obtidos para AR final no caldo, xarope e misto na análise cromatográfica foram de 0,197 (±0,04) g L-1, 0,283 (±0,12) g L-1 e 0,259 (±0,08) g L-1 , respectivamente. Por outro lado, nas análises por DNS foram obtidos valores de: 0,352 (±0,14) g L-1, 0,811 (±0,03) g L-1 e 0,572 (±0,03) g L-1, respectivamente. Os valores de ART no vinho encontrados no caldo, xarope e misto por cromatografia foram 0,231 (±0,05) g L-1, 0,358 (±0,09) g L-1 e 0,335 (±0,19) g L-1 enquanto por DNS os teores foram 0,389 (±0,04) g L-1, 1,521 (±0,20) g L-1 e 0,906 (±0,21) g L-1. Estes valores geraram rendimentos fermentativos médios nos mostos fermentados obtidos a partir de caldo de cana, xarope e xarope + caldo de cana, foram 89,77 %, 83,59% e 76,65 %, respectivamente. Nos mostos fermentados obtidos a partir de caldo de cana, xarope e xarope + caldo de cana, os rendimento fermentativos foram 121,88 %, 106,82 e 90,23% para as análises cromatográficas e DNS, respectivamente. Conclui-se que, a técnica de cromatografia de íons quando utilizada para o controle analítico da fermentação alcoólica permite ter como vantagens em relação às técnicas convencionais analisadas, precisão, exatidão e robustez do método, rapidez de análise e facilidade no preparo das amostras, além de versatilidade, sendo capaz de analisar outros compostos de uma mesma amostra analítica, tais como ácidos, cátions e ânions, sendo capaz de fornecer resultados confiáveis para o controle analítico e de qualidade e monitoramento em fermentações para a produção de etanol.Considering the growth of the sugar-energy sector in the last decade and the search for renewable fuels, in order to reduce dependence on fossil fuels, research in the areas of sugar and alcohol are commonly linked to the development of technologies that aim at obtaining processes and products with quality, high profit, and loss and expense minimization. The development of equipment and analytical procedures that seek competitive advantages over conventional methodologies is increasing, and arriving at the plants and distilleries for the production of sugar and alcohol, becoming more and more usual. Such is the case of chromatography. The necessity for research evaluating chromatographic techniques increases daily, considering the importance they have within the production process and in quality control. Thus, this work aims to evaluate the use of chromatographic techniques for analytical and quality controls in fermentations for ethanol production, through sugar analysis by traditional methods and ion chromatography. For the accomplishment of this study, initially the sugar analysis methodology was validated, and then fermentation tests were carried out. Such tests consisted of three treatments, each one of them composed of broth, syrup and mixed content (broth + syrup), with the respective Total Reducing Sugars (ART) of 146,26(±1,53) g L-1, 148,61 (±3,62) g L-1 and 158,35 (±4,67) g L-1, wen obtained by ionic chromatography, and, respectively, of 107,75 (±3,19) g L-1, 115,90 (±10,41) g L-1 and 134,53 (±8,33) g L-1 through the conventional methodology. Each treatment had five repetitions, with 300ml of wort each, where 9g of Saccharomyces cerevisae yeast were inoculated. The parameters evaluated were: cell viability, budding, living buds of yeast, °Brix levels, AR and ART levels through ionic chromatography and traditional method, efficiency and fermentative yield. The AR obtained results were 0,197 (±0,04) g L-1, 0,283 (±0,12) g L-1 and 0,259 (±0,08) g L-1 respectively for broth, syrup and mixture in the ionic chromatographic analysis, and 0,352 (±0,14) g L-1, 0,811 (±0,03) g L-1 and 0,572 (±0,03) g L-1 in the traditional analysis method. The ART obtained results were 0,231 (±0,05) g L-1, 0,358 (±0,09) g L-1 and 0,335 (±0,19) g L-1 through the chromatographic method and 0,389 (±0,04) g L-1, 1,521 (±0,20) g L-1 e 0,906 (±0,21) g L-1 through the traditional method. These values generated mean fermentative yields of respectively 89,77%, 83,59% and 76,65% for broth, syrup and mixed samples, in the chromatographic analysis and 121,88%, 106,82% and 90,23%, in the conventional analysis. The fermentative efficiency was satisfactory for the chromatographical methodology, with means of 83,25%, versus 106,31% of the conventional methodology. It was concluded that the ionic chromatography technique, when used for the analytical control of alcoholic fermentation, has advantages when compared to the analyzed conventional technique, such as precision, accuracy and methodological robustness, faster analysis, shorter sample preparation time, and versatility, being capable of analyzing different substances in the same source, such as acids, cations and anions, being capable of supplying trustworthy results for analytical and quality control and the surveillance of fermentations for ethanol production.
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Miranda, Junior Messias. "Estudos fisiológicos com leveduras industriais produtoras de etanol : efeito da natureza da fonte de nitrogênio /." Araraquara [s.n.], 2012. http://hdl.handle.net/11449/100737.
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Resumo: A principal meta deste trabalho foi a de realizar estudos com leveduras industriais brasileiras utilizadas em usinas, na tentativa de viabilizar o emprego da Tecnologia de Fermentação de Mostos com Altos Teores de Açúcares Fermentecíveis, na produção de etanol combustível. Inicialmente, foram realizados experimentos para obtenção de informações relativas as linhagens, na fermentação de sacarose, maltose e glicose, em meios contendo uma base nitrogenada e suplementado com fontes de nitrogênio com diferentes complexidades estruturais. Os estudos mostraram que as linhagens industriais apresentam diferentes perfis de crescimento nos meios suplementados com diferentes fontes de nitrogênio, que variaram de um simples sal de amônio, a um hidrolisado ácido de proteínas (casaminoácidos) e hidrolisado enzimático de proteínas (peptona). Entretanto, a maior capacidade de acúmulo de biomassa pode não ter um reflexo direto na capacidade de utilização de açúcares e a consequente produção de etanol pelas leveduras industriais. Além da natureza estrutural da fonte de nitrogênio e do tipo de açúcar, a presença do oxigênio, em maior quantidade nos cultivos agitados, interferiu sobremaneira no desempenho fermentativo das leveduras industriais, e até no acúmulo de trealose. No geral, foi a suplementação com peptona que propiciou maior produção de biomassa, preservação da viabilidade celular e consumo mais eficiente da fonte de carbono, em cultivos agitados e não agitados. Os estudos com alta densidade celular tiveram como objetivo definir condições experimentais para a condução da Fermentação de Mosto com Altos Teores de Açúcares Fermentescíveis, e que pudessem propiciar ao final do processo a completa utilização da sacarose, associada á preservação da viabilidade... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)Abstract: In this work studies with Brazilian yeast for ethanol production were conducted in order to verify the possibility of utilization of brazilian yeasts for ethanol production in an industrial process known as Very High Gravity Sucrose Fermentation Technology, to produce wine with high ethanol contends. This technology has the advantage to reduce production costs by increasing fermentation yields. Initially, studies were conducted with sucrose, maltose and glucose fermetation in medium containing YNB, supplemented with a nitrogen source varying from a single ammonium salt (ammonium sulfate) to free amino acids (casamino acids) and peptides (peptone). Data suggest that yeast strains vary in their response to nitrogen source complex structure, kind of sugar and to oxygen availabity. In general, under peptone supplementation all strains, in shaking and static conditions, showed higher biomass accumulation, efficient sugar utilization and yeast viability was preserved. Sugar utilization by industrial strains not always was directly correlated with higher biomass accumulation. Trehalose accumulation was also influenced by the structural complexity of nitrogen sources, the kind of sugar and the presence of oxygen. Studies with high cell density were conducted to define experimental parameters for Very High Gravity Sucrose Fermentation, in order to induce at the end of process full sugar exhaustion together cell viability preservation. Complete sucrose utilization was detected only in media with 22 and 25% (w/v) sucrose. In the presence of higher sucrose contends (30% (w/v)), total sucrose exhaustion was obtained in a sugar cane based medium, supplemented with 2% (w/v) peptone. The results described in this thesis suggest that industrial yeasts show differing nitrogen demand, and the utilization of Very High Gravity Sucrose Fermentation technology could be carried only after finding the appropriated nutritional and fermentation conditions
Orientador: José Roberto Ernandes
Banca: João Atilio Jorge
Banca: Jonas Contiero
Banca: Sandra Helena da Cruz
Banca: Luis Henrique Souza Guimarães
Doutor
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Camili, Eloneida Aparecida 1980. "Parâmetros operacionais do processo de produção de etanol a partir de polpa de mandioca /." Botucatu : [s.n.], 2010. http://hdl.handle.net/11449/101669.
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Orientador: Cláudio CabelloBanca: Waldemar Gastoni Venturini Filho
Banca: Jorge Horii
Banca: Magali Leonel
Banca: Ana Paula Cerino Coutinho
Resumo: A crescente necessidade de ampliar de modo sustentável o uso de fontes renováveis de energia, para proporcionar maior segurança ao suprimento energético, e reduzir os impactos ambientais associados aos combustíveis fósseis, encontra no bioetanol uma alternativa viável economicamente e com significativo potencial de expansão. Atualmente, a produção de etanol de mandioca por processo fermentativo, visando sua utilização como combustível veicular, é limitada, principalmente em comparação a processos que utilizam a cana-de-açúcar como matéria prima, e o eficiente uso do bagaço gerado. Todavia, a possibilidade de se produzir etanol refinado a partir de mandioca in natura vem obtendo o interesse de alguns industriais da área, devido ao fato do produto apresentar um maior valor de mercado que o etanol carburante. Este trabalho teve como finalidade contribuir para a inovação do processo de obtenção de etanol a partir da mosturação de raízes da mandioca, a etapa de fermentação e caracterização dos produtos, utilizando um sistema de produção em escala laboratorial que simulou as operações numa planta industrial. Buscou-se definir as melhores condições de tempos de processo, catalisadores enzimáticos e concentrações de substrato. No sentido de promover uma inovação tecnologicamente viável, traçou-se um planejamento experimental que minimizasse as operações de preparo, definindo as condições mais adequadas para o processo de hidrólise e fermentativo. A primeira etapa do trabalho consistiu em estudar o tempo de sacarificação do amido contido na polpa de raízes de mandioca, utilizando um delineamento central composto rotacional (DCCR) 23 onde o valor da variável dependente (concentração de glicose do sacarificado) ficou em função das variáveis independentes (concentração de matéria seca, concentração de enzima dextrinizante e concentração... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Based on the increasing need of enlarging the use of renewable sources sustainably to provide greater security for energy supply and reduce environmental impacts associated with fossil fuels, bioethanol represents an economically viable alternative with significant potential of expansion. Currently, ethanol production from cassava through fermentation aimed at its use as vehicle fuel has been limited, mainly compared to processes employing sugarcane as raw material and the efficient use of the generated bagasse. However, the possibility of producing refined ethanol from cassava in natura has attracted the interest of some industries in the area, since this product has a higher market value than combustible ethanol. This work aimed to contribute to the innovation of the process of obtaining ethanol from cassava root mashing, as well as the stage of fermentation and characterization of products, using a production system in laboratory scale simulating operations in an industrial plant. We attempted to define the best... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor
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Silva, Jouciane de Sousa. "Processo fermentativo para produÃÃo de etanol utilizando glicerol bruto como substrato." Universidade Federal do CearÃ, 2010. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=7096.
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Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgicoFundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico
Este trabalho teve como objetivo estudar a utilizaÃÃo de glicerol oriundo da indÃstria do biodiesel (glicerol bruto) como substrato em ensaios fermentativos para a produÃÃo de etanol. Os ensaios foram realizados em mesa agitadora com velocidade de 200 rpm, nas temperaturas de 30 e 37 ÂC, respectivamente para os microrganismos Saccharomyces sp. 1238 e Escherichia coli 224 ATCC 25922. Nos experimentos realizados com a levedura Saccharomyces sp., variaram-se as concentraÃÃes de glicerol adicionado ao meio fermentativo em 0,5; 1,0 e 5,0 % v/v e fixou-se o volume de inÃculo em 1 % m/v. Observou-se que o microrganismo Saccharomyces sp. nÃo utilizou glicerol como fonte de carbono para produÃÃo de etanol, porÃm em ensaios teste com glicose P.A., observou-se que este substrato foi rapidamente consumido pelo microrganismo apresentando uma produÃÃo de etanol de 5,5 g/L. Nas fermentaÃÃes com a bactÃria Escherichia coli, variou-se a concentraÃÃo de glicerol adicionado ao meio fermentativo em: 1, 10, 15 e 20 g/L. Pela avaliaÃÃo da influÃncia da concentraÃÃo de substrato no meio atravÃs dos resultados obtidos, pode-se concluir que a melhor condiÃÃo para a produÃÃo de etanol com esse microrganismo foi a concentraÃÃo inicial de 10 g/L de glicerol. O consumo de glicerol pela bactÃria Escherichia coli foi afetado pela variaÃÃo deste substrato. Observou-se que o etanol foi produzido a partir de 8 h de cultivo nas fermentaÃÃes tanto com glicerol bruto quanto P.A. nas concentraÃÃes de 10, 15 e 20 g/L adicionado ao meio de cultivo. Observou-se tambÃm a formaÃÃo de Ãcido acÃtico nas primeiras horas da fermentaÃÃo. A produÃÃo de Ãcido acÃtico foi baixa, atingindo a concentraÃÃo de 0,15 g/L na fermentaÃÃo utilizando 10 g/L de glicerol bruto. Analisando os dois microrganismos estudados, verificou-se que apenas a bactÃria Escherichia coli 224 ATCC 25922 mostrou-se adequada ao objetivo desta pesquisa, jà que com a levedura nÃo foi produzido etanol em quantidade significativa.
The aim of this work was to investigate the use of glycerol from biodiesel industry (raw glycerol) as a substrate in fermentation assays for production of ethanol. The assays were performed in shaker with agitation of 200 rpm, at temperatures of 30 and 37 ÂC, respectively for the microorganisms Saccharomyces sp. 1238 and 224 Escherichia coli ATCC 25922. In experiments with yeast Saccharomyces sp., it was varied concentrations of glycerol from fermentation medium at 0.5, 1.0 and 5.0 % v/v and the inoculum was set to 1% w/v. It was observed that the microorganism Saccharomyces sp. could not use glycerol as carbon source for ethanol production, but in assays using glucose, this substrate was rapidly consumed by the microorganism achieving an ethanol production of 5.5 g/L. It was varied the concentration of glycerol added to the fermentation medium: 1, 10, 15 and 20 g/L when Escherichia coli was used. By analyzing the influence of substrate concentration in fermentations, it can be concluded that the best condition for ethanol production, with this microorganism, was initial concentration of glycerol of 10 g/L. The consumption of glycerol by Escherichia coli was affected by the change of substrate concentration. It was observed that ethanol was produced after 8 h of fermentation with both raw and PA glycerol at 10, 15 and 20 g/L. It also observed the formation of acetic acid in the first hours of fermentation. The production of acetic acid was low, reaching a concentration of 0.15 g/L in fermentation using 10 g/L of raw glycerol. Analyzing the two microorganisms studied, it was found that only 224 bacteria Escherichia coli ATCC 25922 was adequate to the aim of this research, since the yeast was not produced ethanol in significant amounts.
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Tosetto, Gisele Mantei. "Influencia da materia-prima no comportamento cinetico de levedura na produção de etanol." [s.n.], 2002. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/267622.
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Orientador: Silvio Roberto AndriettaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
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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
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Estracanholli, Éverton Sérgio. "Quantificação óptica de carboidratos e etanol em mosto cervejeiro." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-17122012-150125/.
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Neste estudo realizamos uma prova de conceito através da combinação de três técnicas com a finalidade de monitorar a mosturação e fermentação da cerveja durante o processo de fabricação. O princípio deste trabalho é baseado em uma análise espectral, utilizando um equipamento de absorção na região do infravermelho médio por transformada de Fourier (FTIR - Fourier Transform Infrared) de amostras coletadas durante a fabricação da cerveja. Combinado com técnicas de processamento de Análise de Componentes Principais e Redes Neurais Artificiais é possível quantificar a concentração dos principais carboidratos e etanol presentes nestas amostras. Estas medidas físicas e químicas irão permitir a redução de erros durante a produção de cerveja além de optimizar as reações enzimáticas intrínsecas de suas principais etapas de análise. As técnicas ópticas de absorção, juntamente com o processamento neural, apresentam grandes vantagens, principalmente devido ao fato de serem facilmente adaptáveis aos equipamentos industriais, fornecendo respostas em curtos intervalos de tempo com alta sensibilidade e especificidade.This study is fundamentally a proof of concept. By the combination of three techniques, our aim is to develop a new method of monitoring beer wort production and fermentation during brewing. The principle is based on spectral analyses, using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy to collect absorption data from beer wort samples. This data is refined by the application of a statistical method, Principal Component Analysis (PCA), to reduce the number of variables. A computational method, Artificial Neural Network (ANN), enables quantification of carbohydrates and ethanol concentrations. Such physical-chemical measurements are expected to allow both reduction of mistakes during beer processing and optimization of enzymatic reactions, enhancing brewing processes. Optical absorption techniques associated with Artificial Neural Network present great advantages, mainly because the first ones are more easily inserted in industries than the latter ones, since they enable assessing the process status at short intervals, with high sensibility ; specificity.
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Farias, Flávia de Aquino Cutrim [UNESP]. "Caracterização estrutural e físico-química do amido de taioba (Xanthosoma sagittifolium ) e potencial aplicação na produção de etanol." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2017. http://hdl.handle.net/11449/151047.
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Há um grande interesse em se produzir álcool por matérias-primas alternativas à cana-de-açúcar. As fontes amiláceas tropicais são alvos potenciais nestas pesquisas. A taioba é uma planta que contem um teor considerável de amido nos seus tubérculos, mas é pouco explorada cientifica e comercialmente. Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial industrial da taioba. Para isto, determinaram-se as características estruturais e físico-químicas do amido de taioba, e, em seguida, se avaliou o potencial para a produção de etanol. Todas as analises foram realizadas em comparação ao amido de mandioca, por ser uma fonte conhecida e bem difundida no Brasil. Os amidos apresentaram alto grau de pureza e baixo teor de fósforo (< 0,05%). O amido de taioba apresentou 21,80 % de amilose aparente e 16,96 % de amilose absoluta. Os amidos exibiram perda de água (sinérese) durante a estocagem em todas as temperaturas testadas, mas a menor porcentagem de perda em ambos os amidos foi a 25 °C. O amido de taioba apresentou temperaturas de gelatinização mais elevadas, maiores alterações de entalpia de gelatinização e maiores percentagens de retrogradação, mas com valores de hidrólise menores que o amido de mandioca, sendo que essas diferenças podem ser atribuídas à menor proporção de cadeias ramificadas curtas (DP 6-12) da amilopectina e à maior viscosidade final do amido de taioba. O amido de taioba foi sacarificado enzimaticamente e submetido à fermentação usando a levedura Saccharomyces cerevisiae JP1. A concentração máxima de etanol produzida foi de aproximadamente de 56,34 e 48,38 g.L-1, com produtividade de 0,67 e 0,56 g.L-1.h-1 e rendimentos na faixa de 0,49 e 0,46 para os hidrolisados de mandioca e taioba, respectivamente. A eficiência de conversão em álcool dos hidrolisados de mandioca foi de 96,8 % e taioba de 89,57 %. Este estudo obteve resultados inéditos e úteis para avaliar o emprego de tubérculo de taioba para desenvolvimento de produtos de valor agregado destinados a alimentos e combustível.
There is a great interest in producing alcohol for raw materials that are alternative to sugarcane. Tropical amylaceous sources are potential targets in these surveys. Tannia is a plant that contains a considerable amount of starch in its tubers, but is little explored scientifically and commercially. This work aimed to evaluate the industrial potential of this plant. For this, the structural and physicochemical characteristics of the tannia starch were determined, and then the potential for the production of ethanol was evaluated. All the analyzes were carried out in comparison to cassava starch, because it is a known and well-known source in Brazil. The starches presented high purity and low phosphorus content (<0.05%). Tannia starch had 21.80% apparent amylose and 16.96% absolute amylose. Starches exhibited loss of water (syneresis) during storage at all temperatures tested, but the lowest percentage loss in both starches was at 25 oC. Tannia starch showed higher gelatinization temperatures, greater gelatinization enthalpy changes and higher percentages of retrogradation, but with hydrolysis values lower than cassava starch, and these differences can be attributed to the lower proportion of short branched chains (DP 6-12) of the amylopectin and the higher final viscosity of the tannia starch. The tannia starch was saccharified enzymatically and subjected to fermentation using the yeast Saccharomyces cerevisiae JP1. The maximum concentration of ethanol produced was approximately 56.34 and 48.38 g.L-1, with yields of 0.67 and 0.56 gL-1.h-1 and yields in the range of 0.49 and 0.46. For the cassava and tannia hydrolysates, respectively. The alcohol conversion efficiency of cassava hydrolysates was 96.8% and tannia 89.57%. This study has obtained unpublished and useful results to evaluate the use of tuber tubers for the development of value-added products for food and fuel.
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Schweinberger, Cristiane Martins. "Inovação e otimização no processo de produção de etanol a partir de batata-doce." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2016. http://hdl.handle.net/10183/143930.
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No contexto energético o bioetanol tem recebido considerável atenção, por questões ambientais e também pela redução da dependência dos combustíveis de origem fóssil. Embora o Brasil seja o segundo maior produtor mundial de etanol, a produção está concentrada em determinadas regiões, enquanto o Rio Grande do Sul é basicamente um importador. Para mudar tal situação, a batata-doce é uma matéria-prima atrativa, por ser rica em amido e possuir características agronômicas vantajosas. Visando colaborar para a viabilização em maior escala da produção de etanol a partir de batata-doce, o presente trabalho reúne estudos sobre este tema. De trabalhos anteriores desenvolvidos no GIMSCOP, ficou o desafio da obtenção de teores de etanol no vinho entre 10 – 12% (v/v), o que foi alcançado neste trabalho com o aumento da concentração batata: água para 1,5 kg: 1 L. A enzima comercial Stargen 002, recomendada pelo fabricante para o amido granular, foi utilizada para a hidrólise. Em ensaios amido granular vs. batata pré-aquecida em banho-maria (a 76oC), foi obtido um teor de etanol de 9,25% (v/v) em 24 h com o aquecimento prévio, enquanto que com a batata-doce crua o teor foi de 6,13% (v/v) em 58 h. Portanto, o método com a batata pré-aquecida foi selecionado, onde após o pré-aquecimento três processos são conduzidos em única etapa: hidrólise, fermentação e redução da viscosidade. Como resultado de um planejamento composto central, a temperatura e o tempo do processo apresentaram efeitos significativos, com maior sensibilidade à temperatura do que ao tempo. Como a temperatura praticada já estava em torno do ótimo (34oC), o maior ganho foi na redução do tempo, de 24h para 19h. Objetivando aumentar a eficiência de conversão, foi avaliado o efeito do pré-aquecimento em micro-ondas e também do amadurecimento da batata pós-colheita (atuação das próprias amilases ao longo do tempo). O amadurecimento foi positivo, o pico na produção de etanol foi em 25 dias após a colheita. Não foi observado ganho no pré-aquecimento com micro-ondas. Na estimativa de custos do processo, a levedura e a matéria-prima implicaram nas maiores frações do custo total. Visando um futuro processo de destilação com injeção de CO2, é apresentado um estudo teórico-experimental sobre o equilíbrio da mistura água-etanol-CO2 incluindo o estudo experimental de injeção de CO2 em um vinho de batata-doce. Viu-se que são necessários aperfeiçoamentos no modelo e no aparato experimental. Contudo, os resultados experimentais mostraram que se conseguem maiores concentrações de etanol no condensado nas menores vazões de CO2. Foi identificada uma relação linear entre a umidade da batata-doce e o teor de açúcares redutores totais (ART), resultando em uma proposta de estimativa interessante pela praticidade, mas se aconselha que a curva seja construída com dados de um tipo de batata e de fontes controladas. Também, um bom ajuste de curva requer que o método analítico empregado na produção dos pontos seja confiável. Foi iniciado um estudo comparativo de métodos, que deve ser continuado a fim de maximizar a quantificação de glicose com o menor custo de análise.In the energy context ethanol has received considerable attention due to environmental issues and also by reducing the fossil fuels dependence. Although Brazil is the second largest ethanol producer in the world, the production is concentrated in certain regions, whereas Rio Grande do Sul state is practically an exclusive importer. To change this situation, sweet potato is a very attractive feedstock, because it is rich in starch and has favorable agronomic characteristics. Aiming to contribute to the viability of ethanol production from sweet potato in larger scale, this work brings studies upon this topic. In GIMSCOP's previous works, there was the challenge of obtaining ethanol concentration in wine between 10 – 12% (v/v), which was achieved in this work, by increasing the concentration potato: water to 1.5 kg: 1 L. The commercial enzyme Stargen 002 was used for hydrolysis, the manufacturer indicates it to the granular starch. In experiments: granular starch vs. potato preheated in water bath (at 76oC), was obtained an ethanol content 9.25% (v/v) in 24 h when applying the preheating, whereas with raw sweet potato the ethanol content was 6.13% (v/v) in 58 h. Therefore, the preheating method was selected, where after preheating three processes are conducted in a single stage: hydrolysis, fermentation and reduction of viscosity. A central composite design was carried out, the temperature and process time showed significant effects, with higher sensitivity to temperature than time. However, the practiced temperature was already around the optimum (34oC), the most important gain was the time reducing, from 24 h to 19 h. In order to increase conversion efficiency, was evaluated the effect of pre-heating in microwave and also sweet potato ripening over post-harvest (action of own amylases over time). The ripening was positive, the ethanol production peak was at 25 days after harvest. There was no gain in the preheating with microwave. In the process's costs estimation, the yeast and feedstock resulted in the largest fraction of total cost. Aiming a future process of distillation with CO2 injection, this work presents a theoretical and experimental study of the mixture water-ethanol-CO2 equilibrium, also there is an experimental study of CO2 injection through a sweet potato wine. It was seen that improvement is needed in the model and the experimental apparatus. However, experimental results showed that higher ethanol concentrations can be obtained in the condensate with lower CO2 flows. A linear relationship was found between the sweet potato moisture and the total reducing sugars (TRS), resulting in an interesting proposal for estimating due to practicality, but it is advisable that the curve be constructed with data from a kind of sweet potato with controlled sources. Also, a good curve fitting requires a reliable analytical method when obtaining the experimental points. A comparative study between methods was initiated, and it must be continued, in order to maximize the glucose quantification with lower cost analysis.
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Pinto, Camila Ramos da Silva. "Remoção de etanol por stripping empregando dióxido de carbono." Universidade Federal de São Carlos, 2014. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/3963.
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Previous issue date: 2014-12-15In the ethanol fermentation processes, the product inhibition phenomenon limits the ethanol concentration in the fermented wine around 10% v.v-1, which results in a large volume of vinasse (around 12Lvinasse/Lethanol) and high level of energy consumption by distillation (around 2,5 Kgvapor/Lethanol). Alternative technologies designed to remove ethanol from the fermentation broth have been studied in the literature. One example is the operation of ethanol entrainment by a carrier gas, known as stripping, which in addition to the removal of the ethanol, a reduction of the temperature of the medium is expected due to the vaporization. In this context, the stripping operation could be used to control the ethanol concentration and cooling the fermentation process, as it could be used after the fermentation to promote the ethanol separation, being an alternative to distillation, reducing the energy consumption. In this study it was analyzed the stripping operation using CO2 (generated during the fermentation) in pilot plant. A factorial design was applied to evaluate the influence of the initial temperature of the solution (T0) and specific flow rate of the carrier gas (CO2) on the following stripping performance parameters: entrainment factor (FA), concentration factor (FC), and temperature reduction factor (FT). Furthermore, a mathematical model was proposed to describe the ethanol mass (mET) and the temperature (T) changes during the stripping operation. It has evaluated the performance of the ethanol recovery system and an extractive fermentation. The results showed that FA and FT were positively affected by T0, because the temperature increasing leads to greater vaporization, promoting greater entrainment of the ethanol and the high extraction of energy from the medium. The FA was also positively influenced by CO2, because it promotes greater mass transfer rate and contact area between the bubbles and liquid phase. The CO2 influenced the FT positively, but only for smaller CO2. Suppose that, for larger CO2, the equilibrium was not reached due the lower residence time of the bubbles in the wine, by removing smaller amount of energy from the liquid phase. The FC was negatively influenced by T0, because of the entrainment of a larger amount of water together with the ethanol has occurred. From the simulated results it was observed that, for smaller CO2, the expected results for the proposed model were close to the experimental, with maximum errors of 10%, concluding that the model is valid, i.e., the equilibrium was reached and the effect of mechanical entrainment was negligible. However, for larger CO2, the errors were higher (20%), concluding that the system has not reached the equilibrium and the effect of mechanical entrainment was significant. The ethanol recovery system of the CO2 stream presented 66.88 and 40.93% efficiency for the assays carried out at 33 and 65ºC, respectively, therefore with a low performance. In the extractive fermentation it was observed that the removal of the ethanol from the medium reduced the product inhibition and increased the substrate consumption rate. The CO2 flowthrough the fermentation medium (CO2 of 1.0 vvm) contributed to the reduction in the temperature of the medium in 41%. Furthermore, there was a decrease in the values of the volumetric flow rates of the cooling water, around 34%, in extractive fermentation when compared to conventional fermentation, indicating a potential savings of the 34% on inputs in the cooling towers and, also, saving energy in pumping this water.
Na fermentação alcoólica, o fenômeno da inibição pelo produto limita a concentração de etanol no vinho ao redor de 10 ºGL, o que resulta em grande volume de vinhaça (ca. 12 Lvinhaça/Letanol) e alto consumo de vapor na etapa de destilação (ca. 2,5 kgvapor/Letanol). Tecnologias para remover etanol do vinho vêm sendo estudadas. Exemplo é a operação de arraste de etanol por um gás, conhecida como stripping, que além da remoção de etanol, provoca também a redução da temperatura do meio reacional devido à sua vaporização. Neste contexto, a operação de stripping poderia ser utilizada tanto no controle da concentração de etanol e na redução da temperatura do meio fermentativo, como poderia ser utilizada após a fermentação para a extração de etanol do vinho, sendo uma alternativa à destilação, reduzindo o consumo de vapor da planta. Neste trabalho avaliou-se a operação de stripping, em escala piloto, utilizando CO2 (gerado no próprio processo industrial). Um planejamento fatorial foi utilizado para avaliar a influência das variáveis independentes, temperatura inicial do vinho (T0) e vazão específica de CO2 (CO2), nos parâmetros de desempenho: Fator de Arraste (FA), Fator de Concentração (FC) e Fator de Redução de Temperatura (FT). Além disso, desenvolveu-se um modelo para prever as variações da massa de etanol (mET) e da temperatura (T) do sistema durante a operação de stripping. Avaliou-se, também, o desempenho de um sistema de recuperação de etanol e de uma fermentação extrativa. Os resultados mostraram que o FA e o FT foram positivamente influenciados por T0, pois o aumento da temperatura gera maior vaporização, o que contribui para maior arraste de etanol e maior retirada de energia do meio. O FA foi também influenciado positivamente pela CO2, pois promove maior transferência de massa e área de contato entre as bolhas e o vinho. A CO2 influenciou positivamente o FT, porém, apenas para as menores CO2. Supõe-se que, para as maiores CO2, as bolhas não atingiram o equilíbrio devido ao menor tempo de residência das bolhas no vinho, retirando menor quantidade de energia do meio. O FC foi influenciado negativamente por T0, pois ocorre o arraste de uma maior quantidade de água juntamente com o etanol. A partir dos resultados da simulação observou-se que, para as menores CO2, os resultados previstos pelo modelo proposto ficaram próximos aos experimentais, com desvios máximos de 10%, concluindo-se que o modelo foi válido, ou seja, atingiu o equilíbrio e o efeito da sublação foi desprezível. Porém, para as maiores CO2, os desvios foram maiores (20%), concluindo-se que o sistema não atingiu o equilíbrio e o efeito da sublação foi significativo. O sistema de recuperação de etanol da corrente de CO2 mostrou eficiência de 66,88 e 40,93%, para os ensaios a 33º e 65 ºC, respectivamente, apresentando, portanto, um baixo desempenho. Notou-se que na fermentação extrativa houve a remoção de etanol do meio, reduzindo a inibição pelo produto e aumentando a velocidade de consumo de substrato. A passagem do CO2 pelo meio fermentativo (CO2 de 1 vvm) contribuiu para redução da temperatura do meio em 41%. Além disso, houve o decréscimo dos valores das vazões volumétricas da água de resfriamento, em torno de 34%, nas fermentações extrativas quando comparadas com as convencionais, indicando uma potencial economia de 34% em insumos nas torres de resfriamento e, também, economia de energia no bombeamento desta água.
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Junior, Celso Santi. "Cultivos de Scheffersomyces stipits DSM-3651 visando à produção de etanol lignocelulósico." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97131/tde-14092016-180248/.
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Este estudo buscou definir as melhores condições para a fermentação alcoólica da xilose pela levedura S. stipitis DSM-3651, utilizando suplementação nutricional de baixo custo. Inicialmente, o melaço de cana foi escolhido, devido à sua disponibilidade e inserção no contexto do etanol de segunda geração. Sendo assim, o estudo acerca dos requerimentos nutricionais foi realizado em quatro etapas. A primeira foi avaliar a capacidade da levedura em utilizar os açúcares provenientes de materiais lignocelulósicos e do melaço: xilose, arabinose, glicose, frutose e sacarose. Observou-se que a levedura foi capaz de converter apenas glicose, xilose e frutose em etanol, e inclusive realizar a co-fermentação destes. Desta forma, a segunda etapa foi determinar a composição química do melaço e compará-la com a de um suplemento referência (extratos de levedura e malte, e peptona). Enquanto o conteúdo de minerais foi semelhante o teor de nitrogênio foi bem inferior, de modo que o enriquecimento com fosfato de amônio foi requerido. A próxima etapa confrontou a qualidade nutricional de meios suplementados com melaço e fosfato ou com a suplementação referência, utilizando xilose como fonte de carbono. Embutida nesta análise foram testadas diferentes cargas de inóculo (0,07 e 3,00 g/L) provenientes de cultivos com ou sem limitação de nutrientes. Como resposta obtivemos que, de modo geral, o desempenho fermentativo de S. stipitis DSM-3651 foi reduzido quando apenas melaço e fosfato foram disponibilizados como nutrientes. Desta forma a quarta e última etapa baseou-se na metodologia de planejamento experimental para definir a combinação de nutrientes ideal para cada carga de inóculo. Com base na produção de etanol, definiu-se que, para o prosseguimento do trabalho um meio à base, principalmente, de melaço seria o mais adequado, utilizando uma concentração celular inicial de 3,00 g/L. O estudo dos efeitos das condições de fermentação no crescimento celular e na produção de etanol a partir de xilose, foi realizado com base no planejamento de experimentos e adequada análise estatística, utilizando 4 variáveis: aeração e concentrações de substrato, células e suplemento. Após avaliar e interpretar o impacto que cada variável exerceu no desenvolvimento da levedura, o aumento da produção de etanol foi o critério escolhido para estabelecer as condições que seriam fixadas para a continuidade do trabalho, atendendo nosso objetivo principal; redução da aeração e aumento das concentrações de substrato, células e nutrientes. Considerando que o melaço perfazia a maior porção mássica do suplemento nutricional, e que frutose, glicose e sacarose são os seus principais componentes, avaliou-se a possibilidade de inverter este dissacarídeo, utilizando invertases. O resultado foi uma eficiente hidrólise em glicose e frutose, atingindo 100% rendimento. Deste modo, o estudo de otimização da produção de etanol por S. stipitis DSM-3651, a partir de meio a base de xilose, procedeu-se na forma de uma nova abordagem para a integração das produções de etanol de primeira e segunda geração. Utilizando-se da capacidade intrínseca da levedura de co-fermentar xilose, glicose e frutose, um aumento da concentração de substrato foi obtido a partir do tratamento enzimático do melaço, que passou a exercer função dupla no processo fermentativo: fonte de nutriente e de açúcares fermentescíveis. Como resultado, a condição otimizada pelo presente trabalho atingiu fator de conversão e produtividade volumétrica de etanol de 0,41 g/g e 1,26 g/L.h, respectivamente, referentes à concentração final de 60,36 g/L de etanol.This study seek to define the best conditions for the xylose fermentation by yeast S. stipitis DSM-3651, using an inexpensive nutritional supplementation. Initially, the sugarcane molasses was chosen due to its availability and integration in the second generation ethanol context. Thus, the study of the nutritional requirements was conducted in four stages. The first was to evaluate the yeast\'s ability to use sugars from lignocellulosic materials and sugarcane molasses: xylose, arabinose, glucose, fructose and sucrose. It was observed that the yeast was capable of converting only glucose, xylose and fructose in ethanol, and even carry out their co-fermentation. Thus, the second stage was to determine the chemical composition of sugarcane molasses and compare it with a reference supplement (malt and yeast extracts and peptone). While the mineral content was similar, the nitrogen content was much lower, so that the enrichment of ammonium phosphate was required. In the next step a comparison was established among media supplemented with sugar molasses plus phosphate or reference supplementation considering their nutritional qualities, using xylose as a carbon source. Embedded in this analysis were tested different inoculum loads (0.07 and 3.00 g/L) from cultures with or without nutrient limitation. We obtained that, in general, the fermentative performance of S. stipitis DSM-3651 was reduced when only sugarcane molasses and phosphate were provided as nutrients. Thus the fourth and final step was based on the experimental design methodology to define the optimum combination of nutrients for each inoculum load. Based in ethanol production, it was decided that a media composed mainly by sugarcane molasses would be more appropriate, using an initial cell concentration of 3.00 g/L. The study of the effects of fermentation conditions on cell growth and ethanol production from xylose was conducted based on the design of experiments, and appropriate statistical analysis using four variables: aeration and substrate, cells and supplement concentrations. After evaluating and interpreting the impact which each variable exercised in the yeast development, the increased ethanol production was chosen as criteria to establish the conditions that would be fixed for the research continuation, following our main aim; reducing aeration and increasing substrate, cells and nutrients concentrations. Whereas sugarcane molasses composing the greatest mass portion of the nutritional supplement, and fructose, glucose and sucrose are its main components, we evaluated the ability to invert this disaccharide using invertase. The result was an efficient hydrolysis into glucose and fructose, reaching 100% yield. Thus, the optimization studies of ethanol production by S. stipitis DSM-3651 from a medium composed by xylose was arranged as a novel approach for integrating the first and second generation ethanol production. Using the yeast intrinsic capacity of to perform the co-fermentation of xylose, glucose and fructose, an increase in the substrate concentration was obtained from the enzymatic treatment of the sugarcane molasses, which had a double duty in the fermentation process: nutrient and fermentable sugars source. As a result, the best condition determined by this study reached an ethanol yield and productivity of 0.41g/g and 1.26 g/L.h, respectively, for an ethanol final concentration of 60.36 g/L.
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Monaco, Matheus Abreu Sampaio Leme. "Efeito protetor do magnésio no choque térmico e estresse pelo etanol em leveduras Saccharomyces cerevisiae." Universidade de São Paulo, 2007. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11141/tde-30102007-110646/.
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O objetivo desse estudo foi investigar o efeito protetor do íon magnésio em células de levedura Saccharomyces cerevisiae submetidas aos estresses térmico e etanólico. No processo industrial de fermentação as leveduras estão sujeitas ao estresse térmico, originado pelo calor produzido pela própria fermentação, e ao estresse pelo etanol, originado pelos efeitos adversos do álcool etílico produzido pelo catabolismo dos açúcares pelas leveduras. O magnésio tem a capacidade de atenuar os efeitos nocivos de estresse em leveduras S. cerevisae, principalmente através da estabilização da membrana celular. Foi cultivada a levedura Saccharomyces cerevisiae Y-904, a 30°C por 24h sob agitação de 80 rpm em meio YEPD e em meio à base de caldo de cana-de-açúcar, acrescido ou não de 20 mmol de magnésio, na forma de sulfato de magnésio hepta-hidratado. As culturas foram expostas ao estresse térmico, através da elevação da temperatura de incubação de 30 para 42°C e/ou ao estresse etanólico, em meio com 10% (v/v) de etanol. A viabilidade celular da levedura foi determinada por microscopia ótica às 0, 1, 2, 3, 4, 5, 24 e 48 horas do período de incubação sob as condições de estresse. A concentração de magnésio nas células e nos meios foi determinada por espectroscopia de absorção atômica. Os resultados foram analisados estatisticamente através de Análise de Variância, com posterior aplicação de Teste de Tukey. O enriquecimento do meio YEPD e/ou das células da levedura com magnésio proporcionou maior população e viabilidade celular da levedura. Em meio à base de caldo de cana o enriquecimento com magnésio não influenciou a população ou a viabilidade celular da levedura, provavelmente porque tal meio de cultivo já apresentava concentração suficiente de magnésio para a proteção da levedura contra os estresses térmico e etanólico.The aim of this study was to investigate the protective effect of the ion magnesium in cells of Saccharomyces cerevisiae under thermal and ethanolic stresses. In the industrial process of fermentation the yeasts might be submitted either to thermal stress, originated from the heat produced by fermentation, or to ethanol stress, originated from the damages effect of ethylic alcohol produced by the catabolism of the sugars by the yeasts. Magnesium has the capability to attenuate harmful effects of stresses in yeast, mainly through the stabilization of the cellular membrane. The strain Y-904 of Saccharomyces cerevisiae was cultivated at 30°C during 24h under 80 rpm agitation in medium YEPD or in a broth from sugar cane, both added or not with 20 mmol of magnesium from magnesium sulphate hepta-hydrated (MgSO4 7H2O). The cultures were exposed either to heat shock, by rising of the temperature of incubation from 30 to 42°C, either/or to ethanol shock, in broth with 10% (v/v) of ethanol. The cellular viability of the yeasts was determined by optical microscopy at 0, 1, 2, 3, 4, 5, 24 and 48 hours of the period of incubation under the stress conditions. The magnesium concentration in the cells and in the mediums was determined for atomic absorption spectroscopy. The results were statistically analyzed by variance analysis and Tukey test. The yeast population and cell viability were higher in the medium YEPD enriched with magnesium (intra or extracellular) compared the same medium without magnesium supplementation. However it was not observed difference in population or viability of the yeasts in the broths from sugar cane enriched or not with magnesium. This happened probably because the broth from sugar cane already presented a concentration of magnesium enough to protect the yeast cells against the thermal and ethanolic stresses.
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Cavalheiro, André de Abreu. "Análise dos mutantes de leveduras Saccharomyces cerevisiae para melhoria na resistência e produção de etanol." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9134/tde-01102013-103507/.
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A atual demanda mundial para redução nas emissões de dióxido de carbono vem aumentando e o uso de etanol como combustível tem sido considerado como uma boa alternativa. Entretanto as condições de cultivo da levedura obrigam o micro-organismo a lidar com diferentes estressores, sendo as altas temperaturas e elevadas concentrações de etanol exemplos dos mais limitantes durante o processo produtivo. Assim, o presente estudo teve como objetivo encontrar mutantes de Saccharomyces cerevisiae que apresentassem maior resistência a altas concentrações de etanol e altas temperaturas concomitantemente. Para isso, utilizamos como modelo a coleção YKO (Invitrogen®), que contém 4,828 linhagens mutantes para genes não essenciais na levedura. Primeiramente, estabelecemos as condições de estresse (concentração de etanol e temperatura) as quais se mostrassem limitantes para o crescimento da linhagem isogênica selvagem (BY4741). Foram estabelecidas as condições de estresse em 10% de etanol em conjunto com aumento de temperatura para 37ºC, que foram então utilizadas para testar a tolerância das linhagens mutantes agrupadas em 53 pools. Foram identificadas as linhagens mutantes para as ORFs UBP15, THI12, CLA4, DIT1 e MTC7 que suportaram tais condições, se mostrando possíveis candidatos para melhora genética em linhagens industriais como PE2 e CAT1.The current world demand for reduced emissions of carbon dioxide is increasing the use of ethanol as a fuel has been considered as a good alternative. However culture conditions requiring the yeast micro-organism to cope with different stressors, as the high temperatures and high concentrations of ethanol the most lititant examples during the production process. Thus, the present study aimed to find Saccharomyces cerevisiae mutants that having greater resistance to high ethanol concentrations and high temperatures concurrently. For this, we use a model collection YKO (Invitrogen®) which contains 4.828 mutant strains for non-essential genes in yeast. First, we establish the stress conditions (ethanol concentration and temperature) which would prove limiting to the growth of the isogenic wild type (BY4741). Were established stress conditions in 10% ethanol together with temperature rise to 37ºC, which were then used to test the tolerance of mutant strains grouped into 53 pools. The mutant lines were identified for UBP15, THI12, CLA4, DIT1 and MTC7 ORFs who endured such conditions are showing possible candidates for genetic improvement in industrial strains as PE2 and CAT1.
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Belo, Edgard Valdomiro Charles. "Construção de uma linhagem floculante de Kluyveromyces marxianus com potencial para produzir etanol." Universidade Federal de Viçosa, 2013. http://locus.ufv.br/handle/123456789/5359.
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Previous issue date: 2013-08-09Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Flocculent yeasts are useful in fermentation processes because they can be easily separated from the fermentation mash reducing costs with cell separation equipment. The flocculation phenotype is not often found in native yeasts, including the species Kluyveromyces marxianus which has a high biotechnological potential due to its ability to assimilate a variety of substrates, ferment at higher temperatures and present a high growth rate. This work aimed at the construction of flocculent strains of K. marxianus with potential to ferment agro-industrial residues. The cassettes used in the construction of flocculent strains of K. marxinaus were amplified from 4 different flocculent strains of Saccharomyces cerevisiae, each strain has a cassette consisting of the URA3 gene as a selection mark and a flocculation gene FLO under control of the constitutive promoter TDH3 (URA3-TDH3p-FLO) and each of these strains contains a different flocculation gene (FLO1, FLO5, FLO9 and FLO10). In order to obtain an auxotrophic mutant strain of K. marxinaus UFV-3, the URA3 gene of this strain was amplified and cloned. Then a fragment of its coding region was removed yielding an inactive gene (URA3Δ), which was used in the transformation of K. marxinaus UFV-3. Due to the impossibility to obtain an auxotrophic strain of K. marxinaus UFV-3, we used the CBS 6556 strain auxotrophic for uracil. This strain was transformed by electroporation using the cassettes from S. cerevisiae. We obtained 4 flocculent strains of K. marxianus CBS 6556 that were selected by growth in medium without uracil. By carrying out the phenotypic analysis of the transformants, it was found that all the strains were flocculants; however, the flocculation degree was different between the 4 strains. The fermentation characteristics of the flocculent strains of K. marxianus were evaluated by using glucose, lactose and glucose/lactose as carbon and energy source and it was found that the strain transformed with the cassette containing the gene FLO9 (KMCBSFLO9) was the strain that showed the best fermentative performance preserving its ability to flocculation. In order to verify the influence of flocculation phenotype in the alcohol tolerance, the KMCBSFLO9 strain, the less flocculant strain (KMCBSFLO10) and the no-flocculant strain (KMCBSΔURA3) were cultured in the presence of different concentrations of ethanol. The results showed that the flocculent and no-flocculant strains present higher cell viability after 12 hours of culture in the presence of different concentrations of ethanol.
Leveduras floculantes são de grande utilidade em processos fermentativos, pois são separadas facilmente do mosto de fermentação. Diminuindo os custos associados á etapa de separação das células. O fenótipo de floculação não é encontrado com frequência em leveduras nativas, incluindo a espécie Kluyveromyces marxianus a qual apresenta alto potencial biotecnológico devido a sua hablilidade de assimilar um amplo espectro de substratos, apresentar uma alta taxa de crescimento e ser termotolerante. Este trabalho teve como objetivo a construção de linhagens floculantes de K. marxianus com potencial para fermentar resíduos agroindustriais. Os cassetes utilizados na construção das linhagens floculantes de K. marxinaus foram amplificados de 4 linhagens floculantes de Saccharomyces cerevisiae que possuem, cada uma, um cassete constituído pelo o gene URA3 como marca de seleção e por um gene de floculação FLO, sob o controle do promotor constitutivo TDH3 (URA3-TDH3p-FLO). Sendo que cada uma dessas linhagens contém um gene de floculação diferente (FLO1, FLO5, FLO9 E FLO10). A fim de obter um mutante auxotrófico da linhagem de K. marxinaus UFV-3 o gene URA3 desta linhagem foi amplificado, clonado e um fragmento da sua região codificadora foi retirado obtendo-se um gene inativo URA3Δ que foi utilizado na transformação da K. marxinaus UFV-3. Neste trabalho não foi possível obter uma linhagem de K. marxinaus UFV-3 auxotrófica para uracila, por isso utilizamos a linhagem CBS 6556 já auxotrófica para uracila. Esta linhagem foi transformada por eletroporação utilizando os cassetes FLO obtendo-se 4 diferentes linhagens floculantes de K. marxianus CBS 6556 que foram selecionadas em meio sem uracila. A análise fenotípica dos transformantes mostrou que que todas as linhagens eram floculantes, contudo, o grau de floculação variou entre as 4 linhagens. Avaliou-se o perfil fermentativo das linhagens floculantes de K. marxianus utilizando glicose, lactose e glicose mais lactose como fonte de carbono e energia. Foi verificado que a linhagem transformada com o cassete contendo o gene FLO9 (KMCBSFLO9) apresentou melhor capacidade fermentativa e manteve sua capacidade de floculação. Com a finalidade de verificar a influência do fenótipo de floculação na viabilidade celular em resposta ao etanol a linhagem de KMCBSFLO9, assim como da linhagem menos floculante (KMCBSFLO10), e a não floculante (KMCBSΔURA3) foram cultivadas na presença de diferentes concentrações de etanol. Os resultados demonstraram que tanto a linhagem não floculante como as duas linahgens floculantes se mostraram resistentes ao etanol.
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Silva, Junior Calisto Nonato. "Produção de etanol de cana energia por Pichia kudriavzevii comparado com métodos convencionais /." Jaboticabal, 2020. http://hdl.handle.net/11449/192823.
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Orientador: Márcia Justino Rossini MuttonResumo: O bioetanol é uma das principais alternativas aos combustíveis fósseis, destacando-se pelas excepcionais características de ser um combustível renovável que apresenta sustentabilidade energética, econômica e ambiental. Para atender à demanda crescente por este biocombustível sem aumento da área cultivada, deve-se maximizar a produtividade agroindustrial, além de se incorporar novas matérias-primas e/ou tecnologias de produção. Neste contexto, a cana energia apresenta potencial de utilização devido a características de maior teor de fibras e elevada produtividade agrícola, podendo ser utilizada na produção de etanol 1G e 2G, além da cogeração de energia elétrica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de etanol utilizando-se mostos provenientes de cana-de-açúcar (CTC2) e cana energia (Vertix9), empregando-se duas cepas de leveduras (Saccharomyces cerevisiae e Pichia kudriavzevii), isoladas ou em consórcio. Foram avaliadas as características físico-químicas e tecnológicas dos mostos, além dos parâmetros microbiológicos (viabilidade de células e de brotos e brotamentos (%), durante o desenvolvimento do processo fermentativo. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado em parcelas sub subdivididas, com 3 repetições. Os tratamentos principais foram dois genótipos de cana (cana-de-açúcar e cana energia), os secundários foram constituídos por 4 condições fermentativas de pH (3,5 e 4,5) e temperatura (32°C e 37°C), sendo as leveduras inoculadas isol... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Bioethanol is one of the main alternatives to fossil fuels, standing out for the exceptional characteristics of being a renewable fuel which presents financial security, energy, and environmental sustainability. In order to meet the thriving demand for this biofuel without increasing the area under cultivation, it is necessary to enhance agroindustrial productivity, in addition to incorporating new raw materials and/or production technologies. From this angle, energy cane has potential usage due to its characteristics of higher fiber content and high agricultural productivity, which can be used for the production of 1G and 2G ethanol, additionally to electric power cogeneration. The aim of this work was to evaluate ethanol production using musts from sugar cane (CTC2) and energy cane (Vertix9), applying two yeast strains (Saccharomyces cerevisiae and Pichia kudriavzevii), isolated or in a consortium. The musts physical-chemical and technological characteristics were evaluated, further to the microbiological parameters (cells and bud’s viability and bud rate (%), during the fermentation process development. The experimental design used was completely randomized in a subdivided plot scheme, with 3 replications. The main treatments were two sugarcane genotypes (sugar cane and energy cane), the secondary treatments consisting of 4 fermentative conditions of pH (3.5 and 4.5) and temperature (32°C and 37°C), with yeasts being inoculated pure and intercropped (50% P. kudriavzevii + ... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre
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Reis, Vanda Renata. "Caracterização de linhagens selvagens de Saccharomyces cerevisiae isoladas de processos fermentativos para produção de etanol." Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11141/tde-18102011-160541/.
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Dentre as leveduras selvagens mais comumente encontradas na fermentação alcoólica, destaca-se o gênero Saccharomyces apresentando colônias rugosas com células dispostas em cachos (pseudohifas). Este biótipo de levedura tem sempre sido associado com problemas na indústria, ocasionando queda no rendimento fermentativo. Sendo assim, o presente trabalho teve por objetivo realizar a caracterização genética, morfo-fisiológica e da resistência ao estresse de linhagens de Saccharomyces cerevisiae que apresentam colônias rugosas e mucosas, buscando alternativas que possam contribuir para o manejo dessas leveduras selvagens (rugosas) na fermentação alcoólica. Foram realizados testes de caracterização para crescimento invasivo, atividade killer, temperatura, pH, concentração de etanol e açúcar, presença de actidione, floculação e capacidade fermentativa, utilizando-se 22 linhagens de leveduras (11 rugosas e 11 mucosas) selecionadas previamente por seqüenciamento da região ITS do DNA ribossomal. O efeito do tratamento ácido em diferentes valores de pH sobre o crescimento de duas linhagens (52 rugosa e PE-02 mucosa) foi também avaliado, seguido do monitoramento do crescimento em meio de caldo de cana após tratamento ácido. Em seguida, testes fermentativos em meio de caldo de cana foram conduzidos em culturas puras e mista dessas linhagens. Os testes de caracterização morfofisiológica mostraram que a invasividade em meio YEPD Agar ocorreu em baixa freqüência dentre as 22 leveduras testadas; dez dentre onze leveduras rugosas apresentaram taxa de floculação expressiva, e entre as mucosas a floculação foi praticamente inexistente; nenhuma das linhagens apresentou produção de toxina killer; as linhagens com colônias rugosas apresentaram capacidade fermentativa significativamente inferior às linhagens com colônias mucosas, em sistema de batelada com ciclo único de 48 horas em meio de caldo de cana, demonstrando velocidade mais lenta de fermentação. Quanto à resistência ao estresse por temperatura, pH, etanol e concentração de açúcar, as linhagens mucosas tiveram maior resistência à acidez do meio, enquanto as linhagens rugosas foram mais resistentes às concentrações elevadas de etanol e açúcar. Nenhuma levedura foi resistente ao actidione. A análise genética, através dos loci microssatélites, revelou a presença de dois grupos principais relacionados geneticamente, sendo o primeiro ramo constituído principalmente de colônias rugosas (67%), contendo, no entanto, a linhagem PE-02, apresentando linhagens com alta taxa de floculação e tolerância às altas concentrações de açúcar e etanol; o outro grupo (com três subgrupos) compreendeu principalmente colônias mucosas, apresentando pouca resistência às situações estressantes aqui estudadas. A levedura com colônia rugosa (linhagem 52) foi bastante afetada pelo tratamento ácido em valores de pH 1,0 e 1,5, ao contrário da levedura com colônia mucosa (PE-02). A fermentação em sistema de batelada com reciclo celular e tratamento ácido conduzido em pH 1,5 teve efeito sobre o crescimento da levedura rugosa quando em cultura mista com a levedura mucosa, não resultando em prejuízo à eficiência fermentativa, quando comparada com a cultura pura da PE-02. Em cultura pura da levedura rugosa, constatou-se eficiência fermentativa por volta de 60%, confirmando o baixo desempenho destas leveduras. O conhecimento das respostas das leveduras rugosas 12 às situações estressantes pode ajudar a manejar a fermentação alcoólica para minimizar o efeito da levedura contaminante.Among the wild yeasts more commonly found in the alcoholic fermentation, wrinkled colonies with pseudohyphal morphology belonging to Saccharomyces genus are highlighted. This yeast biotype has been associated with industrial problems, resulting in the decrease of the fermentative yield. In this context, this work aimed to perform the genetic, morphological/physiological characterization and stress tolerance of Saccharomyces cerevisiae strains which exhibited wrinkled and mucous colonies, searching for alternatives that could contribute to the management of these wild yeasts (wrinkled colonies) in the alcoholic fermentation. Characterization tests for invasiveness in Agar medium, killer activity, temperature, pH, ethanol and sugar concentration, actidione, flocculation and fermentative capacity were carried out with 22 strains (11 wrinkled and 11 mucous colonies), which were screened previously by the sequencing of the ITS region of the ribosomal DNA. The effect of the acid treatment using different pH values over the growth of two strains (52 wrinked and PE-02 mucous) was also evaluated, following the growth monitoring in sugar cane juice after acid treatment. Fermentative tests in sugar cane juice were carried out with pure and mixed cultures of these strains. The morphological/physiological tests showed that the invasiveness in YEPD Agar medium occurred in low frequency among the 22 strains tested; ten out of eleven wrinked yeasts exhibited expressive flocculation, and among the mucous, the flocculation was near zero; none of the strains showed killer activity; the wrinkled colonies presented lower fermentative capacity comparing to mucous colonies, in a 48- hour cycle in batch system using sugar cane juice, with slower fermentation rate. Concerning the resistance to temperature, pH, ethanol and sugar concentration, the mucous colonies were more resistant to low pH, while the wrinkled colonies were more resistant to the elevated ethanol and sugar concentrations. None of the yeasts were resistant to actidione. The genetic analysis by microsatellite loci revealed the presence of two main genetic related groups, the first branch comprised mainly of wrinkled colonies (67%), containing however the PE-02 strain, showing strains with high flocculation rate and tolerance to high concentration of sugar and ethanol; the other group (with three subgroups) comprised mainly mucous colonies, showing lower resistance to the stressing conditions here studied. The yeast with wrinkled colony (strain 52) was severely affected by the acid treatment in pH values of 1.0 and 1.5, but the same did not occur with the mucous colony (PE-02). The batch fermentation with cell recycle and acid treatment in pH 1.5 had effect over the wrinkled yeast growth when in mixed culture with the mucous yeast, and did not impair the fermentative efficiency comparing to the pure culture of PE-02. In pure culture with the wrinkled colony, a fermentative efficiency as low as 60% was observed, confirming the low performance of these yeasts. The knowledge of the response to stressful conditions exhibited by the yeasts with wrinkled colonies can help to manage the alcoholic fermentation in order to minimize the effect of the contaminant yeast.
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Parra, Gomes Silvia Cristina Marques [UNESP]. "Produção de etanol utilizando mix de sorgo sacarino e cana-de-açúcar em processo de maturação." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2014. http://hdl.handle.net/11449/110642.
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000791736.pdf: 586002 bytes, checksum: 22238cade2a1d470e6bdf09bad254fad (MD5)O sorgo sacarino é uma planta C4, com alta capacidade fotossintética, rico em açúcares fermentescíveis que pode complementar a safra da cana-de-açúcar para etanol, utilizando a mesma estrutura agroindustrial. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da fermentação etanólica de mostos preparados a partir de cana-de-açúcar variedade (RB855453) de 1º, 2º e 4º corte e ou sorgo sacarino cultivar (CVSW80007) colhidos no inicio de outono em 17/04/2012, em Jaboticabal, SP. O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado com 10 tratamentos e 3 repetições do processo fermentativo. Avaliaram-se as características químico-tecnológicas do caldo extraído e do mosto (Brix, pH, açúcares redutores, açúcares redutores totais, acidez total, amido e compostos fenólicos) e do vinho (acidez total, glicerol, açúcares redutores residuais totais e teor alcoólico). Quantificaram-se ainda os parâmetros microbiológicos (viabilidade celular, índice de brotamento e viabilidade de brotos) da levedura estirpe Pedra – 2 (PE-2) no início e final da fermentação. A qualidade da matéria-prima da cana-de-açúcar de 1º corte comparada ao sorgo sacarino é superior, considerando o ART, kg/t de colmo e Acidez Total. O mosto composto pela mistura de cana e sorgo apresentou redução de 29% de compostos fenólicos em relação ao caldo. A fermentação do mosto de sorgo resultou em maior quantidade de células e brotos vivos no início da fermentação em comparação as canas. O teor alcoólico foi superior para cana de 1º e 2º cortes, e para a mistura de 40% SS + 60% cana de 1º C
The sweet sorghum is a C4 plant. It has a high photosynthetic capacity as well is rich in fermentable sugar content, being able to complement the ethanol production in the sugarcane season using the same agroindustry structure. This work aim was evaluate the ethanolic fermentation performance of musts prepared from the RB855453 sugarcane variety at 1st, 2nd, and 4th cut or the CVSW80007 sweet sorghum cultivar harvested early autumn, April 17th 2014 in Jaboticabal, SP. It was used the completely randomized experimental design with 10 treatments and 3 replications of the fermentative process. The evaluated characteristics were the extracted juice, must (Brix, pH, reducer sugars, total reducer sugars, total acidity, starch, and phenolic compounds), and wine (total acidity, glycerol, total residual reducer sugars, and ethanol content). It was quantified yet the microbiological parameters (cellular viability, budding index and viability) of Pedra-2 (PE-2) yeast strain at the beginning and end of the fermentation. The 1st cut raw material quality, when compared to the sweet sorghum is superior, considering the TSA kg/ton of stalk and Total Acidity. The must of the sugarcane-sorghum mixture presented a reduction of 29% in the phenolic compounds when compared to the juice. The sweet sorghum fermentation resulted in a higher quality of alive cells and buds in early fermentation when compared to the sugarcane plants. The ethanol content was superior to the 1st and 2nd cut sugarcane and to the 40% SS + 60% 1st cut sugarcane mixture
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Parra, Gomes Silvia Cristina Marques. "Produção de etanol utilizando mix de sorgo sacarino e cana-de-açúcar em processo de maturação /." Jaboticabal, 2014. http://hdl.handle.net/11449/110642.
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Orientador: Márcia Justino Rossini MuttonCoorientador: Miguel Angelo Mutton
Banca: Leonardo Lucas Madaleno
Banca: Raúl Andres Martinez Uribe
Resumo: O sorgo sacarino é uma planta C4, com alta capacidade fotossintética, rico em açúcares fermentescíveis que pode complementar a safra da cana-de-açúcar para etanol, utilizando a mesma estrutura agroindustrial. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da fermentação etanólica de mostos preparados a partir de cana-de-açúcar variedade (RB855453) de 1º, 2º e 4º corte e ou sorgo sacarino cultivar (CVSW80007) colhidos no inicio de outono em 17/04/2012, em Jaboticabal, SP. O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado com 10 tratamentos e 3 repetições do processo fermentativo. Avaliaram-se as características químico-tecnológicas do caldo extraído e do mosto (Brix, pH, açúcares redutores, açúcares redutores totais, acidez total, amido e compostos fenólicos) e do vinho (acidez total, glicerol, açúcares redutores residuais totais e teor alcoólico). Quantificaram-se ainda os parâmetros microbiológicos (viabilidade celular, índice de brotamento e viabilidade de brotos) da levedura estirpe Pedra - 2 (PE-2) no início e final da fermentação. A qualidade da matéria-prima da cana-de-açúcar de 1º corte comparada ao sorgo sacarino é superior, considerando o ART, kg/t de colmo e Acidez Total. O mosto composto pela mistura de cana e sorgo apresentou redução de 29% de compostos fenólicos em relação ao caldo. A fermentação do mosto de sorgo resultou em maior quantidade de células e brotos vivos no início da fermentação em comparação as canas. O teor alcoólico foi superior para cana de 1º e 2º cortes, e para a mistura de 40% SS + 60% cana de 1º C
Abstract: The sweet sorghum is a C4 plant. It has a high photosynthetic capacity as well is rich in fermentable sugar content, being able to complement the ethanol production in the sugarcane season using the same agroindustry structure. This work aim was evaluate the ethanolic fermentation performance of musts prepared from the RB855453 sugarcane variety at 1st, 2nd, and 4th cut or the CVSW80007 sweet sorghum cultivar harvested early autumn, April 17th 2014 in Jaboticabal, SP. It was used the completely randomized experimental design with 10 treatments and 3 replications of the fermentative process. The evaluated characteristics were the extracted juice, must (Brix, pH, reducer sugars, total reducer sugars, total acidity, starch, and phenolic compounds), and wine (total acidity, glycerol, total residual reducer sugars, and ethanol content). It was quantified yet the microbiological parameters (cellular viability, budding index and viability) of Pedra-2 (PE-2) yeast strain at the beginning and end of the fermentation. The 1st cut raw material quality, when compared to the sweet sorghum is superior, considering the TSA kg/ton of stalk and Total Acidity. The must of the sugarcane-sorghum mixture presented a reduction of 29% in the phenolic compounds when compared to the juice. The sweet sorghum fermentation resulted in a higher quality of alive cells and buds in early fermentation when compared to the sugarcane plants. The ethanol content was superior to the 1st and 2nd cut sugarcane and to the 40% SS + 60% 1st cut sugarcane mixture
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Ernandes, Fernanda Maria Pagane Guereschi [UNESP]. "Utilização de diferentes substratos para a produção de etanol, levana e sorbitol por Zymomonas mobilis." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2009. http://hdl.handle.net/11449/100898.
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ernandes_fmpg_dr_sjrp.pdf: 1963066 bytes, checksum: 42dcae2ecfe9dfb358788c6490a13653 (MD5)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
O principal produto da fermentação de açúcares por Zymomonas mobilis é o etanol quando glicose e frutose são utilizadas como fontes de carbono. Entretanto, quando sacarose é empregada na fermentação, o rendimento do etanol diminui devido à formação de subprodutos como levana, sorbitol, acetaldeído, ácido acético, pequenas quantidades de alguns álcoois superiores e fenol. A utilização de produtos agroindustriais, como o caldo e melaço de cana-deaçúcar, é uma alternativa para reduzir o custo final dos produtos de fermentação devido à disponibilidade de aquisição e composição química desses substratos. Este trabalho teve como objetivo utilizar substratos alternativos e otimizar as condições de fermentação para a produção de etanol, levana e sorbitol por Zymomonas mobilis CCT 4494. Também foi considerado o efeito da variação do substrato e de sais minerais adicionados nos meios de produção (sintético, caldo e melaços de cana-de-açúcar). Para a obtenção dos produtos de fermentação, foi aplicada a metodologia de superfície de resposta, seguindo um planejamento fatorial do tipo 27-2, de acordo com o modelo proposto por Box e Hunter, onde as variáveis independentes estudadas foram: pH inicial do meio de cultivo, temperatura de incubação, concentração do substrato e efeito da adição de KCl, K2SO4, MgSO4, CaCl2. Durante a realização das fermentações foi observado que a bactéria Zymomonas mobilis CCT 4494 se adaptou nos meios de fermentação contendo altas concentrações de sacarose e suportou a variação do pH e da temperatura de fermentação. O aumento da concentração da fonte de carbono favoreceu a formação dos produtos levana e etanol, entretanto, não houve produção de sorbitol. O meio sintético proporcionou maior rendimento de levana e etanol, enquanto que, os meios alternativos caldo e melaços de cana-de-açúcar...
The main product from fermentation of sugars by Zymomonas mobilis is ethanol when glucose and fructose are used as carbon sources. However, when sucrose is used in the fermentation medium, ethanol yield decreases due to the formation of by-products such as levan, sorbitol, acetaldehyde, acetic acid, small amounts of some superior alcohols and phenol. The use of agro industrial by products, such as sugarcane juice and molasses, is an alternative to reduce the final cost of fermentation products due to the constant availability and to the chemical composition of these by substrates. This study had the aim of using alternative substrates and of optimizing fermentation conditions for the production of ethanol, levan and sorbitol by Zymomonas mobilis CCT 4494. The effect of variation of substrate and mineral salts added to the production media (synthetic, sugarcane juice and molasses) was also considered. To obtain the fermentation products, response surface methodology was employed, following a 27-2 factorial planning, according to the model proposed by Box and Hunter, where the independent variables studied were: initial medium pH, incubation temperature, substrate concentration and effect of the addition of KCl, K2SO4, MgSO4, CaCl2. During the fermentations, it was noted that the bacteria Zymomonas mobilis CCT 4494 well adapted in the media containing high concentrations of sucrose and tolerated pH and temperature variations. The increase of carbon source concentration favored the formation of levan and ethanol, however, there was no sorbitol production. The synthetic medium offered higher levan and ethanol yield, whereas alternative media sugarcane juice and molasses, favored cellular growth. Among the independent variables analyzed with the best medium (synthetic) for biosynthesis of the biopolymer and ethanol, the ones that significantly (p<0.05) affected were KCl, K2SO4, CaCl2... (Complete abstract click electronic access below)
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Zautsen, Remigius Reinerus Maria 1977. "Fermentação alcoólica e extração líquido-líquido simultânea de etanol e de inibidores provenientes de caldo hidrolítico de biomassa lignocelulósica." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/256499.
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Orientador: Francisco Maugeri FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
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Resumo: Na fermentação de produtos como etanol, utilizando biomassa lignocelulósica como matéria-prima, existem dois fatores principais que limitam a produtividade e eficiência do processo: inibição pelo produto e inibição por substâncias no caldo hidrolítico provenientes da hidrólise. Neste trabalho, é proposta a remoção simultânea de ambos os fatores para eliminar seus efeitos negativos na fermentação alcoólica. Produtos de fermentação prejudicam muitas vezes a integridade da membrana celular do micro-organismo utilizado como fermento. Portanto, a toxidez do produto não permite que a fermentação ocorra de forma ilimitada, uma vez que o produto está presente no meio em certa concentração. O crescimento do micro-organismo, a produtividade e o rendimento são prejudicados pela presença do mesmo. Compostos como furfural, hidroximetil furfural, compostos fenólicos e ácidos, que são produzidos durante o pré-tratamento ou hidrólise da biomassa lignocelulósica, introduzem outros efeitos inibidores, como a extensão da fase lag da levedura, prejudicam o crescimento e a produção. Esta tese propõe empregar um solvente orgânico na dorna do biorreator, com o fim de extrair o produto inibidor e todos os componentes inibidores existentes no substrato, de tal forma que o processo de fermentação não seja prejudicado. Com esse objetivo, primeiramente foi definida a relação entre o tamanho molecular de agentes extrativos, bio-compatibilidade e propriedades extrativas dos mesmos. Em seguida, um solvente foi escolhido, sendo o biodiesel à base de óleo de mamona, através de características como biocompatibilidade, coeficientes de partição, seletividade, alta disponibilidade e reutilização. Foram feitas fermentações em regime batelada em fermentadores de bancada, utilizando o biodiesel como agente extrativo, demonstrando os efeitos positivos no desempenho da fermentação de um licor hidrolítico. Adicionalmente, o comportamento de uma cepa de levedura industrial foi estudado na presença de inibidores e foi construído um modelo matemático que descreve as taxas de conversão dos principais inibidores e as condições em que a levedura, ao invés de manter uma fase lag, inicia a produção de biomassa e etanol. Finalmente, foi elaborado, como exemplo da utilização da tecnologia proposta, um modelo do sistema contínuo de fermentação alcoólica com a extração líquido-líquido, incluindo a recuperação do produto e resfriamento do meio de fermentação pelo próprio solvente orgânico. Por meio desta modelagem e uma série de simulações, foram determinadas as faixas ideais das principais variáveis na produção de etanol pelo sistema bifásico, sendo elas a fração de licor hidrolítico no mosto, concentração de substrato, temperatura de fermentação, e taxa de diluição do solvente. Assim, o trabalho demonstra as vantagens, efeitos positivos e os limites da utilização de extração líquido-líquido na fermentação de substrato da segunda geração. Entre as vantagens se destacam: maior tolerância de caldo hidrolítico no mosto, elevada produtividade, maior rendimento e maior custo-benefício do substrato
Abstract: There are two main factors that limit fermentation productivity and eficiency during the production of chemicals like ethanol when using lignocelulosic biomass as raw material: product inhibition and inhibition by substances in hydrolitic liquor generated during hydrolyzis. In this work, the simultaneous removal of both factors is proposed to eliminate their negative effects on ethanol fermentation. Fermentation products often damage the cellular wall of the micro-organism that is used as ferment. As a result, the toxicicity of the product does not permit that the fermentation continues unhindered once the product concentration has reached a certain level; growth of the micro-organism, productivity and yield are effected. Substances like furfural, hydroximetil furfural, phenolic compounds and organic acids, that are produced or released during pre-treatment or hydrolyzis of ligno-celulosic biomass, introduce other inhibiting effects, like the extension of the lag phase of the ferment or decreasing growth and production. This thesis proposes the use of an organic solvent as a second liquid phase in the bioreactor, to extract both the inhibiting product and all inhibiting compounds present in the substrate, such that the fermentation process remains unhindered. With this objective, first the relation between the molecular size of an extractive agent and its biocompatibility and extractive properties was determined. Next, a solvent was chosen, being biodiesel based on castor oil, by prioritizing characteristics as biocompatibility, partition coeficients, selectivity, availability and possibilities for recycling and reuse. Batch fermentations were executed in bench-scale, using biodiesel as extractive agent, demonstrating the improvements of fermentation of hydrolytic liquor. Aditionaly, the performance of an industrial yeast strain was studied in the presence of inhibitors and a mathematical model was constructed that descibes the conversion rates of the main inhibitors and conditions at which the yeast, instead of maintaining a lag phase, starts production of biomass and ethanol. Finally, as a practical example of the proposed technology, simulations were performed for an integrated process including continuous ethanol fermentation with liquid-liquid extraction, product recovery and cooling of the fermentation broth by the extractive agent itself. The simulation results reveiled the optimal ranges for the most important variables of the two-phase ethanol production process, i.e. fraction of hydrolitic liquor in the must, substrate concentration, fermentation temperature and dilution rate of the solvent. In all, the work shows the advantages, positive effects of and limits to the use of liquid-liquid extraction in fermentation of second-generation substrate. Advantages are, among others, higher tolerance of hydrolyzate in the must, higher yield, higher productivity and higher return on investment of raw-material
Doutorado
Engenharia de Alimentos
Doutor em Engenharia de Alimentos
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Fugita, Tatiane Passa Lozano. "Desempenho de leveduras que metabolizam xilose para produção de etanol em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana /." Jaboticabal : [s.n.], 2010. http://hdl.handle.net/11449/94895.
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Resumo: Objetivou-se avaliar a produção de etanol por leveduras assimiladoras de xilose, usando como substrato hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana. Foram realizados dois experimentos, em delineamento inteiramente casualizado, com esquema fatorial 2x3, com 4 repetições. O primeiro fator analisado foram dois mostos (mosto proveniente do hidrolisado hemicelulósico do bagaço de cana e mosto sintético), e o segundo três estirpes de levedura (J10, J19.1 e CG). No primeiro experimento empregou-se o hidrolisado original, obtido após hidrólise da fração hemicelulósica do bagaço de cana-de-açúcar e no segundo utilizou-se o hidrolisado concentrado, com maiores concentrações de açúcares. Foram analisadas o consumo dos açúcares, a produção de etanol e de ácido acético e a viabilidade celular e o brotamento das leveduras. Observou-se que as três cepas estudadas produziram etanol a partir da xilose e glicose, sendo que a J10 apresentou maior produção. Também houve produção de ácido acético nas fermentações em que o hidrolisado foi empregado como mosto. A viabilidade celular e o índice de brotamento das leveduras não foram influenciados pelos tratamentosAbstract: The objective of this research was evaluate the ethanol production by xylose-fermenting yeasts, using as substrate hemicellulosic hydrolysate from sugarcane bagasse. Two experiments were conducted, in a 2 x 3 factorial as a completely randomized design. Treatments corresponded to the musts (sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate and sintetic must) and three yeasts strains (CG, J10 and J19.1). Analyses were performed in four replications. In the first experiment, original hydrolysate, obtained after hydrolyse of the hemicellulosic fraction from sugarcane bagasse and in the second, the concentrate hydrolysate (with high sugars concentration) were used. Sugars consumption, ethanol and acetic acid production and yeast viability and buds rate. Results shown that the three yeasts strains produce ethanol from xylose metabolism, and J10 strain presents high ethanol yield. Also, there was acid acetic production during fermentations process when hydrolysate was used as a must. Cellular viability and bud rates were not affected by treatments
Orientador: Márcia Justino Rossini Mutton
Coorientador: Maria das Graças de Almeida Felipe
Banca: Adilson Roberto Gonçalves
Banca: Marco Antonio de Castro e Souza
Mestre
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Bassi, Ana Paula Guarnieri. "Avaliação da contaminação conjunta de Dekkera bruxellensis e Lactobacillus fermentum sobre a fermentação alcoólica: efeito do substrato e formas de controle." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11141/tde-07062016-143219/.
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As contaminações por leveduras selvagens e por bactérias no processo de produção de etanol combustível no Brasil causam prejuízos ao rendimento fermentativo e aumento de custos pelo uso de biocidas. No entanto, poucos estudos tem focado no efeito das contaminações conjuntas de leveduras selvagens e bactérias e as possíveis interações entre os micro-organismos, especialmente em função dos diferentes substratos de fermentação e das formas de controle. Este trabalho teve por objetivos verificar o efeito do substrato (caldo de cana e melaço) sobre o desenvolvimento das contaminações pela levedura da espécie Dekkera bruxellensis e pela bactéria Lactobacillus fermentum, em co-culturas com Saccharomyces cerevisiae (linhagem industrial PE-2) e possíveis formas de controle do crescimento dos contaminantes (pelo uso de metabissulfito de potássio e adição de etanol ao tratamento ácido) sem afetar a levedura do processo. Os testes foram realizados em condições de crescimento (substrato com 4 °Brix, culturas agitadas) e fermentação com reciclo celular (substrato com 16 °Brix, culturas estáticas). Houve interação entre as leveduras e a bactéria quando crescidas em caldo de cana 4 °Brix. A levedura industrial não foi afetada pela presença dos micro-organismos contaminantes, no entanto, para D. bruxellensis a presença de L. fermentum interferiu positivamente no crescimento, com aumento no número de UFC, e consequentemente inibição do crescimento da bactéria. Em melaço, houve um estímulo ao crescimento de L. fermentum quando em co-cultura com S. cerevisiae. Houve influência das contaminações sobre os parâmetros avaliados no experimento (pH, açúcar redutor total, etanol, glicerol e crescimento das células) e a contaminação conjunta de L. fermentum e D. bruxellensis potencializou o efeito das contaminações pelos micro-organismos isoladamente, tanto em caldo quanto em melaço. A adição de 13% de etanol à solução de ácido sulfúrico pH 2,0 no tratamento celular resultou em uma diminuição significativa no número de UFC de D. bruxellensis (entre 90-99%). A levedura PE-2 foi pouco afetada pelo tratamento proposto. A bactéria L. fermentum teve seu crescimento afetado em todas as combinações testadas. Como os experimentos foram feitos em co-culturas, verificouse que pode haver influência de um micro-organismo sobre a viabilidade do outro, dependendo da reação ao tratamento ácido-etanol. O metabissulfito de potássio (MBP), no intervalo entre 200-400 mg/L, foi eficaz para controlar o crescimento de D. bruxellensis dependendo do meio de cultura e linhagem. Quando adicionado (250 mg/L) à solução ácida (pH 2,0) no tratamento celular, um efeito significativo foi observado nas culturas mistas, pois ocorreu a inativação do SO2 pela S. cerevisiae e uma provável proteção das células de D. bruxellensis, não sendo essa levedura prejudicada pelo MBP. A resposta fisiológica de S. cerevisiae na presença de MBP pode explicar a diminuição significativa na produção de etanol. Quando o MBP foi adicionado ao meio de fermentação, resultou no controle da D. bruxellensis mas não em sua morte, com efeito menos intensivo sobre a eficiência fermentativa. Em cocultura com a adição de MBP, a eficiência fermentativa foi significativamente menor do que na ausência de MBP.The contaminations by wild yeasts and bacteria are harmful to the fermentative process for fuel ethanol production in Brazil due to the decrease in ethanol yield and increase in the industrial costs by the use of biocides. However, a few studies have been focused in the effects of simultaneous contaminations of wild yeasts and bacteria and the possible interactions among the microorganisms, especially concerning different fermentation substrates and forms of growth control. This work aimed to verify the effect of the substrate (sugar cane juice and molasses) on the development of contaminations by Dekkera bruxellensis yeast and Lactobacillus fermentum bacteria, in co-cultures with Saccharomyces cerevisiae (industrial strain PE-2) and possible forms of growth control of the contaminants (using potassium metabisulphite and addition of ethanol to the acid treatment) without affecting the starter yeast. Tests were carried out in growing conditions (substrate with 4 °Brix, shaken cultures) and cell-recycled fermentation (substrate with 16 °Brix, static cultures). There was interaction among the yeasts and the bacteria when growing in sugarcane juice 4 °Brix. The industrial yeast strain was not affected by the presence of the contaminant microorganisms, however, for D. bruxellensis, the presence of L. fermentum influenced positively the growth, increasing the number of CFU and consequently inhibiting the bacterial growth. In molasses, there was an increase in the growth of L. fermentum when in co-culture with S. cerevisiae. The contaminations influenced the fermentative parameters (pH, total reducing sugars, ethanol, glycerol and cell growth) and the simultaneous contamination by L. fermentum and D. bruxellensis potentiated the effect of the contaminations isolately, both in sugarcane juice as in molasses. The combined effect of pH 2.0 + 13% ethanol in the cell treatment resulted in a significant decrease (90-99%) in the CFU number of D. bruxellensis. The industrial yeast PE-2 was a little affected by the treatment. The growth of the bacteria L. fermentum was affected in all the combinations tested. As the experiments were performed with co-cultures, an influence of a microorganism over the viability of another was observed, depending of the reaction to the treatment. The potassium metabisulphite (PMB), in the range of 200-400 mg/L, was effective to control the growth of D. bruxellensis depending on the culture medium and strain. When added (250 mg/L) to the acidic solution (pH 2.0), a significant effect was observed in mixed cultures, because the inactivation of SO2 by S. cerevisiae most likely protected D. bruxellensis from being damaged by PMB. The physiological response of S. cerevisiae to the presence of PMB may explain the significant decrease in alcohol production. When added to the fermentation medium, PMB resulted in the control but not the death of D. bruxellensis, with less intensive effect on the fermentative efficiency. In co-culture with the addition of PMB, the fermentative efficiency was significantly lower than in the absence of PMB.
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Bassi, Ana Paula Guarnieri. "Tolerância ao estresse e características fermentativas de leveduras Dekkera bruxellensis isoladas da fermentação alcoólica." Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11141/tde-22112011-082855/.
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A espécie Dekkera bruxellensis tem sido detectada como a principal levedura contaminante em diversos processos fermentativos, dentre eles o de produção de etanol combustível, apresentando uma surpreendente capacidade de crescimento e adaptação naqueles substratos. No entanto, pouco se conhece sobre suas características de crescimento em condições de estresse e comportamento fermentativo. Desta forma, este trabalho objetivou avaliar a tolerância ao estresse e as características fermentativas exibidas por três linhagens de D. bruxellensis isoladas da fermentação alcoólica, além do efeito da contaminação em mosto de caldo de cana sobre os parâmetros fermentativos, buscando informações que possam contribuir para o manejo da fermentação alcoólica quando contaminada com esta levedura. Foram realizados testes de caracterização em meio YEPD sólido e líquido em condições estressantes para as três linhagens de D. bruxellensis e uma linhagem de S. cerevisiae (PE-02). O efeito do tratamento ácido associado ao etanol sobre a viabilidade das quatro linhagens em situação de agitação e sem agitação foi também avaliado. Em seguida, testes fermentativos em meio sintético (sem reciclo celular) e em meio de caldo de cana (com reciclo celular e utilizando-se ou não tratamento ácido) foram conduzidos para verificar as características fermentativas das linhagens de D. bruxellensis em comparação com S. cerevisiae, simulando-se uma contaminação por 103 células/mL da linhagem CCA155 em meio de caldo de cana. As três linhagens de D. bruxellensis apresentaram crescimento invasivo em meio YEPD sólido, possivelmente um mecanismo de sobrevivência da levedura em condições estressantes. Observou-se uma variação na resposta das linhagens às situações de estresse (baixo pH e alta concentração de etanol). Em condições não estressantes, a linhagem PE-02 apresentou melhor desenvolvimento, no entanto, em situações de estresse de pH, concentrações de açúcar e etanol, as linhagens de D. bruxellensis desenvolveram-se melhor. O controle eficiente do crescimento destas leveduras poderia ser obtido com um tratamento combinado de baixo pH (1,5) e etanol (9%), porém houve também prejuízo significativo à levedura S. cerevisiae, embora em menor extensão. Em sistema de batelada sem reciclo celular em meio sintético, verificou-se que a agitação influenciou significativamente a produção de etanol e ácidos por D. bruxellensis. O teor alcoólico foi maior quando se utilizou glicose como fonte de carbono ao invés de sacarose. Em sistema de batelada com reciclo celular em meio de caldo de cana, foram obtidos melhores resultados quanto à produção de etanol, menor teor de açúcar redutor total residual e maior eficiência fermentativa quando se utilizou o tratamento ácido do fermento (pH 1,5), assim como melhor controle do crescimento da linhagem CCA155 quando em cultura mista com S. cerevisiae (PE-02). O tratamento ácido utilizado teve efeito não só sobre o crescimento da levedura contaminante, mas também beneficiou a levedura do processo, resultando assim na minimização do efeito da contaminante sobre a fermentação conduzida em meio de caldo de cana sob dez ciclos fermentativos de 12 horas.The species Dekkera bruxellensis has been considered as the main contaminant yeast in several fermentative processes, including the fuel alcohol production, showing a surprising growth capacity and adaptation in those substrates. However, a little is known about their growth characteristics in stressing conditions and fermentative profile. In this context, this work aimed to evaluate the stress tolerance and fermentative characteristics exhibited by three strains of D. bruxellensis isolated from the alcoholic fermentation, besides the effect of the contamination in sugar cane juice over the fermentative parameters, searching for information that could contribute to the management of the alcoholic fermentation when the medium is contaminated with this yeast. Characterization tests in YEPD medium (solid and liquid) under stressing conditions for the D. bruxellensis and S. cerevisiae (PE-02) strains were carried out. The effect of the acid treatment associated with ethanol over the cell viability of the four strains in shaken and non-shaken flasks was also evaluated. Following, fermentative tests in synthetic medium (without cell recycle) and in sugar cane juice (with cell recycle and with/without acid treatment) were carried out to verify the fermentative characteristics of the strains of D. bruxellensis comparing to S. cerevisiae, simulating a contamination by 103 cells/mL of the strain CCA155 in sugar cane juice. All the strains of D. bruxellensis showed invasiveness in YEPD agar medium, probably a survival mechanism in stressful conditions. A variation in the response of the strains to the stressing conditions (low pH and high ethanol concentration) was observed. In nonstressing situations, the strain PE-02 showed better growth; however, in stressing conditions of pH, ethanol and sugar concentrations, the strains of D. bruxellensis had better growth performance. The effective control of their growth could be obtained with a combined treatment of low pH (1.5) and ethanol (9%), however, a significant harmful effect to the S. cerevisiae strain was also verified, but in a lower extension. In batch system without cell recycle in synthetic medium, it was verified the influence of agitation over the ethanol and acid production by D. bruxellensis. The alcohol content was significantly higher when glucose was utilized instead of sucrose. In batch system with cell recycle in sugar cane juice, the best results for ethanol production, lower residual total reducing sugar and higher fermentative efficiency were obtained with the acid treatment of the ferment at pH 1.5, as well as a better growth control of the strain CCA155, in mixed culture with S. cerevisiae (PE-02). The acid treatment utilized in this work had effect not only over the growth of the contaminant yeast, but also benefited the yeast S. cerevisiae, resulting in the minimization of the effect of the contaminant over the fermentation developed in sugar cane juice medium in 12-hour ten fermentative cycles.
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Dalia, Ricardo Luiz. "Respostas fisiológicas e tecnológicas de linhagens industriais às condições estressantes da fermentação etanólica industrial." Universidade de São Paulo, 2017. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-08032018-113608/.
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O etanol se consagrou como o principal biocombustível e o Brasil detém o processo mais econômico e ambientalmente adequando. O processo industrial brasileiro é único, pois utiliza o reciclo de células de leveduras na fermentação permitindo uma ótima velocidade de fermentação, porém o mesmo ato potencializa os efeitos tóxicos presentes no processo. O substrato de fermentação é composto pela mistura de caldo e melaço de cana-de-açúcar, porém a vantagem econômica do açúcar sobre o etanol faz com que o caldo seja priorizado para a produção de açúcar e o seu subproduto seja mais utilizado na fermentação, nesse caso o melaço. O melaço apresenta diversos compostos inibitórios como sulfitos, excesso de sais, fenóis, furfurais e metais. Devido à larga escala do processo, o substrato não pode ser esterilizado antes da fermentação, logo a presença de microrganismos contaminantes se torna um problema sempre presente. As bactérias contaminantes consomem o substrato e produzem substâncias tóxicas como ácidos orgânicos, fatos que prejudicam o rendimento fermentativo do processo. Quando se considera o longo período de reciclos (aproximadamente 250 dias por safra e pelo menos 2 ciclos por dia) a maioria das linhagens de leveduras empregadas não são capazes de perdurar no processo, seja pela toxicidade do processo e ou pela competição com contaminantes. Portanto há um esforço contínuo no sentido de se buscar novas linhagens mais aptas ao processo industrial. Para tal é imperiosa a disponibilidade de uma metodologia para simular o processo industrial de modo a permitir uma avaliação de pretensas linhagens quanto ao seu desempenho no processo industrial com reciclo de células. No presente trabalho é proposto um protocolo, simulando as várias condições estressantes de uma fermentação industrial com reutilização de células, para a avaliação de linhagens de levedura com diferentes capacidades de colonizarem as dornas de fermentação. Os resultados obtidos mostraram que o protocolo empregado foi capaz de reproduzir o comportamento fisiológico e tecnológico das linhagens quando submetidas no processo industrial, se constituindo numa ferramenta útil para a seleção de leveduras.The ethanol became entrenched as the main biofuel and Brazil owns the most economic and environmentally appropriate process. The Brazilian industrial process is unique, since it utilizes the yeast cell recycle, what allows a great fermentation velocity, but the same process enhances the toxics effects presents on the process. The fermentation subtract is composed by the mixture of sugar cane juice and molasses, however the economic advantages of the sugar over the ethanol makes that the juice get prioritized to the production of sugar and it\'s by-product, the molasses, go into the fermentation process. The molasses contain several toxic compounds, like sulfites, salts excess, phenols, furfural and metals. Due to the large scale of the process, the substrate cannot be sterilized before the fermentation and this cause the presence of contaminant microorganisms an always present problem. The contaminant bacteria consumes the substrate and produce toxics products like organic acids, facts that can hinder the yield of the fermentation process. When the long recycle period (approximately 250 days per season, with at least 2 cycles per day) is take in consideration, most of the yeast strains aren\'t capable to endure the process because of the toxicity of it and or by the competition with the contaminants. Therefore there is a continuous effort in the search of new strains best suited for the industrial process. To do so, it`s imperative the availability of a methodology that can simulate the industrial process and the alleged strains can be evaluated in terms of their performance in the industrial process with cell recycle. It`s proposed a protocol on this work, that simulates several stressful conditions of an industrial fermentation with cell recycle, to evaluate the yeast strains with different capabilities in colonize the fermentation tanks. The results indicate that the protocol utilized was capable of reproduce the physiological and technological behavior of the strains when they were submitted to the industrial process, making it a useful tool for yeast selection.
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Masiero, Sara Scomazzon. "Microusinas de etanol de batata-doce : viabilidade econômica e técnica." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2012. http://hdl.handle.net/10183/75879.
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Fatores ambientais e econômicos impulsionam mundialmente a produção de biocombustíveis. No Brasil, o etanol, produzido da cana-de-açúcar, já é um biocombustível estabelecido e substitui ca. 40% da gasolina, representando 13% do total de energia necessária para transportes. Nesse cenário, o Rio Grande do Sul (RS) é um grande comprador de etanol, tendo produzido nos últimos anos apenas 2% do consumo estadual de etanol hidratado combustível. O estado também consome em média 600 milhões de litros de etanol anidro por ano, adicionados na proporção de 25% à gasolina comum, e, a partir de 2010, 460 milhões de litros de etanol por ano para a produção de polietileno verde. Essa conjuntura demonstra uma oportunidade para aumentar a produção local de etanol. O presente trabalho buscou primeiramente avaliar a viabilidade da produção de etanol no Rio Grande do Sul em um modelo de microusinas descentralizadas (ca. 1.000 L.dia-1). Para tanto, foram empregados os indicadores econômicos, como valor presente líquido, taxa interna de retorno de investimento e tempo de retorno de investimento. Foram comparados cenários que empregaram apenas cana-de-açúcar e combinações de cana-de-açúcar, sorgo sacarino, mandioca e batata-doce. A utilização de cana-de-açúcar sem o consórcio com outra cultura se mostrou inviável, exceto quando mais de 40% ou 80% da produção, para as produtividades de 80 e 50 t.ha-1 respectivamente, é destinada ao consumo próprio. Entre os cenários com combinação de culturas, aqueles que combinaram sorgo com cana-de-açúcar e sorgo com batata-doce foram os únicos que se mostraram viáveis quando toda a produção foi destina à venda para terceiros. Quando produtividades médias de cana-de-açúcar próximas a 80 t.ha-1 podem ser alcançadas, verificou-se que a combinação dessa cultura com sorgo sacarino apresentou o melhor potencial entre os cenários avaliados. Já para regiões onde esses valores não são atingidos, o consórcio de sorgo sacarino e batata-doce se mostrou a melhor opção. Posteriormente, foram realizados experimentos em shaker para estudar a influência da concentração de substrato e da proporção de enzima na hidrólise a frio da batata-doce, determinar o melhor pré-tratamento, verificar a necessidade de suplementação do meio e do controle de pH na condução das hidrólises e fermentações simultâneas e finalmente testar a melhor condição em biorreator. Para hidrolisar o amido, empregou a mistura de enzimas Stargen™ 002 e, para suplementar o meio, o fertilizante NITROFOS KL. Em todos os experimentos, usou-se a cultivar BRS Cuia, cuja caracterização indicou teor de carboidratos de 28,7%, possibilitando a produção de 185 L.t-1 de etanol e 7.400 L. ha-1. A metodologia de superfície de resposta indicou a condição 200 g.L-1 de batata-doce e 45 GAU.g de batata–doce-1 como a que apresentou o melhor compromisso entre alta taxa de formação de glicose na primeira hora (8,3 g.L-1.h-1) e baixo consumo de enzimas. O pré-tratamento de uma hora que levou a maior concentração de glicose (14,3 g.L-1) foi na temperatura de 52°C na presença da mistura de enzimas. O estudo da hidrólise e fermentação simultâneas mostrou que a suplementação do meio não apresenta influência significativa, enquanto o controle de pH aumentou em aproximadamente 40% a produção de etanol. Os testes em biorreator reproduziram os resultados anteriores mesmo sendo realizados em ambiente semiestéril, que se aproxima da condição industrial.In Brazil, sugarcane ethanol is already a reality as a biofuel and replaces 40% of gasoline, meaning 13% of energy for transportation. In this scenario, Rio Grande do Sul has produced only 2% of the annual demand for hydrate ethanol in the last years; therefore it is a big importer of ethanol from other states. Additionally, it consumes every year 600 million liters of anhydrous ethanol mixed in the gasoline and 460 million liters for production of green plastic. These numbers highlight the opportunity of producing ethanol locally. In regard to these facts, the present work aimed to evaluate the feasibility of producing ethanol in small scale plants (ca. 1 000 L.dia-1) in Rio Grande do Sul. For this purpose, economic indicators, such as net present value, internal rate of return and payback period were employed. The compared scenarios involved combinations of sugar cane, sweet sorghum, cassava and sweet potato. When only sugarcane was used, the scenarios for 80 and 50 t.ha-1 were unfeasible if less than 40% or 80% of the production, respectively, was used by the own producer. Regarding the scenarios with mix of crops, the mix of sweet sorghum with sugar cane and sweet sorghum with sweet potato presented the best performances. For regions, where 80 t.ha-1 of sugar cane productivity can be achieved, it was verified that the first combination leads to the best result. For other regions, the combination of sweet sorghum and sweet potato presented itself as the more feasible scenario. As a consequence, in the second part of this work, the cold hydrolysis and fermentation of sweet potato was experimentally studied. For that, it was employed the sweet potato strain BRS Cuia, whose carbohydrate level reaches 28,7%. What it can be translated into a potential to produce 185 L.t-1 ethanol, or equivalently 7 400 L. ha-1. The enzymes blend adopted for the hydrolysis stage was Stargen™ 002, while the fertilizer NITROFOS KL was used for fermentation medium supplementation. The surface response method indicated 200 g.L-1 of sweet potato and 45 GAU.g of sweet potato-1 as the best balance between high glucose formation rate in the first hour (8,3 g.L-1.h-1) and low enzyme consume. The one hour pre-treatment that achieved the highest glucose concentration (14,3 g.L-1) was at 52°C in the presence of the enzymes blend. The study of the simultaneous hydrolysis and fermentation showed that the medium supplementation has no significant effect over the fermentation performance, while the pH control is beneficial, improving the ethanol production in 40%. Finally, the tests in bioreactor could reproduce the previous results, even though the experiments were carried out non-sterilely.
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Fugita, Tatiane Passa Lozano [UNESP]. "Desempenho de leveduras que metabolizam xilose para produção de etanol em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2010. http://hdl.handle.net/11449/94895.
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Previous issue date: 2010-12-08Bitstream added on 2014-06-13T18:56:00Z : No. of bitstreams: 1
fugita_tpl_me_jabo.pdf: 1083835 bytes, checksum: 1acdc1c63d2cbddf0b36ce15061b74ee (MD5)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Objetivou-se avaliar a produção de etanol por leveduras assimiladoras de xilose, usando como substrato hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana. Foram realizados dois experimentos, em delineamento inteiramente casualizado, com esquema fatorial 2x3, com 4 repetições. O primeiro fator analisado foram dois mostos (mosto proveniente do hidrolisado hemicelulósico do bagaço de cana e mosto sintético), e o segundo três estirpes de levedura (J10, J19.1 e CG). No primeiro experimento empregou-se o hidrolisado original, obtido após hidrólise da fração hemicelulósica do bagaço de cana-de-açúcar e no segundo utilizou-se o hidrolisado concentrado, com maiores concentrações de açúcares. Foram analisadas o consumo dos açúcares, a produção de etanol e de ácido acético e a viabilidade celular e o brotamento das leveduras. Observou-se que as três cepas estudadas produziram etanol a partir da xilose e glicose, sendo que a J10 apresentou maior produção. Também houve produção de ácido acético nas fermentações em que o hidrolisado foi empregado como mosto. A viabilidade celular e o índice de brotamento das leveduras não foram influenciados pelos tratamentos
The objective of this research was evaluate the ethanol production by xylose-fermenting yeasts, using as substrate hemicellulosic hydrolysate from sugarcane bagasse. Two experiments were conducted, in a 2 x 3 factorial as a completely randomized design. Treatments corresponded to the musts (sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate and sintetic must) and three yeasts strains (CG, J10 and J19.1). Analyses were performed in four replications. In the first experiment, original hydrolysate, obtained after hydrolyse of the hemicellulosic fraction from sugarcane bagasse and in the second, the concentrate hydrolysate (with high sugars concentration) were used. Sugars consumption, ethanol and acetic acid production and yeast viability and buds rate. Results shown that the three yeasts strains produce ethanol from xylose metabolism, and J10 strain presents high ethanol yield. Also, there was acid acetic production during fermentations process when hydrolysate was used as a must. Cellular viability and bud rates were not affected by treatments
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Alvarez, Gomez Pablo Andres 1979. "Simulação de diferentes alternativas de arranjo de uma unidade de fermentação piloto móvel para produção de etanol." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266778.
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Orientador: Maria Regina Wolf MacielDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
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Resumo: Neste trabalho, simulações da etapa de fermentação para a produção de bioetanol foram realizadas utilizando o simulador Aspen Plus® com objetivo de realizar um estudo do processo fermentativo dentro de um cenário mais realista. A modelagem cinética foi realizada levando em conta os efeitos inibitórios da fermentação mediante a implementação de uma sub-rotina Fortran ao simulador. Além do mais, foram estudados diferentes arranjos operacionais de dornas de fermentação de uma unidade móvel para produção de bioetanol. Uma comparação com a simulação do processo de fermentação, utilizando equações estequiométricas também foi realizada. Os resultados mostram um maior desempenho em termos de rendimento para as simulações onde equações estequiométricas são utilizadas isto atribuído ao fato destas simulações desconsiderarem os efeitos inibitórios dos microrganismos fermentativos, o qual justifica a importância deste trabalho. Análises de sensibilidade com relação ao efeito da temperatura e conteúdo de substrato no mosto foram realizadas com o objetivo de avaliar o desempenho do modelo cinético. Comparações de diferentes arranjos operacionais de uma planta piloto móvel são também apresentadas: Batelada, contínua em serie, contínua em paralelo e BatCon. As simulações do processo batelada e contínuo usando unidades de operação do Aspen Plus (Rbatch e o Rcstr), mostraram que o modelo utilizado respondeu bem as variações de parâmetros, provando ser representativo para determinar as condições de operação de uma planta piloto ou industrial. Os arranjos operacionais simulados da planta da fermentação móvel apresentaram variações nos seus rendimentos, o processo em continuo presentaram os melhores rendimentos em comparação como os processos em batelada. O maior rendimento foi apresentado pelo processo contínuo em serie (98,96%), sendo o menor rendimento para o processo Batelada (93,39%)
Abstract: In this work, simulations of step fermentation for the bioethanol production were performed using the Aspen Plus simulator in order to making a study of the fermentation process in a more realistic scenario. The kinetic modeling was performed taking into account the inhibitory effects of fermentation with the implementation of a Fortran subroutine to the simulator. Furthermore, we studied different operational arrangements of fermentation vessels of a mobile unit for production of bioethanol. A comparison with the simulation of the fermentation process, using stoichiometric equations was also performed. The results show a better performance in terms of yield for the simulations where stoichiometric equations are used, attributed to the fact that these simulations disregard the inhibitory effects of fermentative microorganisms, which justifies the importance of this work. Sensitivity analysis regarding the effect of temperature and substrate content in the must, were performed with the objective to evaluate the performance of the kinetic model. Comparisons of different operational arrangements a mobile pilot plant is also presented: Batch, continuous series, parallel and continuous, and BatCon. The simulations of the process batch and continuous, using units operation Aspen Plus (Rbatch and Rcstr) showed that the model used responded well to the parameter variations, proving to be representative for conditions of operation of a pilot plant or industrial. The operational arrangements of simulated mobile fermentation plant showed variations in their yields, the continuous process presented the best returns as compared to batch processes. The highest yield was presented by the ongoing process in series (98.96%), the lowest yield for batch processes (93.39%)
Mestrado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Mestre em Engenharia Química
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SILVA, Marcio José Vasconcelos da. "Avaliação do potencial de diferentes cultivares de sorgo sacarino (Sorghum bicolor (L.) Moench) para produção de etanol de 1ª e 2ª geração." Universidade Federal de Campina Grande, 2017. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/319.
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Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T20:07:03Z
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MARCIO JOSÉ VASCONCELOS DA SILVA – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2886790 bytes, checksum: 4e2912ac8b6df6d1df2aeb12d63b2646 (MD5)Made available in DSpace on 2018-03-23T20:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCIO JOSÉ VASCONCELOS DA SILVA – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2886790 bytes, checksum: 4e2912ac8b6df6d1df2aeb12d63b2646 (MD5) Previous issue date: 2017-12-05
Na busca por fontes de energia renováveis e alternativas que reduzam a emissão de gases nocivos ao meio ambiente, diminuindo assim o uso de combustíveis fósseis em face da conscientização global, os biocombustíveis são uma fonte alternativa de energia, sendo principal destaque o etanol de 1ª e 2ª geração. Objetivou-se neste trabalho avaliar o potencial de diferentes cultivares de sorgo doce (Sorghum bicolor (L.) Moench.) para produção de etanol de 1ª geração a partir da fermentação do caldo dos colmos e etanol de 2ª geração a partir do substrato (bagaço). Para obtenção dos açúcares fermentescíveis a partir do bagaço, utilizou-se pré-tratamento ácido seguido de básico com auxílio de uma matriz de planejamento experimental 2³+3 pontos centrais para avaliar os efeitos das variáveis de entrada, tempo, temperatura e concentrações de ácido e base, verificando a solubilização da hemicelulose e lignina. Para avaliar a hidrólise enzimática verificou-se, por meio da aplicação de uma matriz de planejamento experimental 2²+3 pontos centrais, o efeito da carga enzimática e a razão massa seca de bagaço de sorgo e extrato enzimático. Foram usadas as enzimas comerciais Celluclast 1.5L da Novozyme e betaglicosidase da Prozyn na hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. A pesquisa foi desenvolvida no laboratório de engenharia bioquímica – LEB, na Universidade Federal de Campina Grande – UFCG, no estado da Paráiba e no Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA, ambas localizadas na região do nordeste Brasileiro, a colheita das progens foi realizada na Estação Experimental do IPA no município de Vitória de Santo Antão, localizado na Zona da Mata de Pernambuco (lat: 35° 22' W, long: 08° 08' S, altitude: 146 m) no período de março/2013 a setembro/2017. Os resultados referentes aos dados agronômicos apresentaram diferenças significativas para um intervalo de confiança de 95% pelo teste Tukey. Dentre as sete cultivares pesquisadas as que obtiveram maiores teores de sólidos solúveis totais em campo foram entre BRS506, IPA2502, IPA EP17, IPA P222, IPA P134, IPA P228 e IPA SF15 com valores entre 12,3±0,08; 5,1±0,10; 16,8±0,40; 14,8±0,11; 7,1±0,10; 9,2±0,10 e 13,6±0,27 ºBrix, respectivamente. Os resultados referentes a fração sacarina (caldo do sorgo sacarino) foram analisados usando o teste de Tukey para um intervalo de confiança de 95%. Nos dados encontrados para concentração de etanol de 1ª geração, obtidos na fermentação dos caldos das cultivares que se destacaram foram IPA SF15, BRS506, IPA EP17, IPA P222 e IPA P134 com valores entre 55,72 ± 0,24; 45,46 ± 1,5; 44,6 ± 0,18; 33,78 ± 0,57 e 31,78 ± 0,28 g.L-1 respectivamente. As frações (bagaço) para avaliação na produção de etanol de 2ª geração, as cultivares IPA EP17 e BRS506, após pré-tratamento ácido seguido de básico, mostraram-se eficientes em concentrar a celulose, pela solubilização da hemicelulose e lignina, acarretando um aumento da celulose de 31,70 ± 0,49 para 60,42 ± 0,91% na variedade IPA-EP17 e para variedade BRS506 de 40,6 ± 1,1 para 64,52 ± 0,82% respectivamente. Os resultados encontrados no processo de hidrólise enzimática dos bagaços das variedades IPA EP17 para produção de glicose foi de 26,23 g L-1, nas condições de carga enzimática e razão (relação massa seca de bagaço) por volume de meio reacional (25 FPU/g e 2%) no tempo de 36 h de hidrólise e rotação constante de 150 RPM, e para BRS506 a produção de glicose foi de 25,17 g L-1, nas condições de carga enzimática e razão (relação massa seca de bagaço) por volume de meio reacional (25 FPU/g e 2%) no tempo de 36 h de hidrólise.
In the search for renewable energy sources and alternatives that reduce the emission of harmful gases to the environment, thus reducing the use of fossil fuels in the face of global awareness, biofuels present as an alternative, the main highlight being ethanol. The objective of this work was to evaluate the potential of different cultivars of sweet sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench.) For the production of ethanol of 1st generation from the fermentation of the broth the 2st generation ethanol from the substrate (bagasse). To obtain the fermentable sugars from the bagasse, acid pretreatment followed by base with the aid of experimental planning 2³ + 3 central points was applied to evaluate the effects of the variables of entry, time, temperature and acid and base concentrations, verifying the solubilization of hemicellulose and lignin. In order to evaluate the enzymatic hydrolysis, the effect of the enzymatic loading and the dry mass ratio of sorghum bagasse and enzyme extract wereverified using experimental planning design 2² + 3 central points. The commercial enzymes Celluclast 1.5L from Novozyme and beta-glucosidase from Prozyn wereused in the enzymatic hydrolysis to obtain fermentable sugars. The research was carried out at the biochemical-engineering laboratory - LEB, at the Federal University of Campina Grande - UFCG, in the state of Paráiba and at the Agronomic Institute of Pernambuco - IPA, both located in the northeast region of Brazil. The progenies were collected at the IPA Experimental Station in the city of Vitória de Santo Antão, located in the Zona da Mata of Pernambuco (lat: 35 ° 22 'W, long: 08 ° 08' S, altitude: 146 m) from March / 2013 to September / 2017. The results concerning agronomic data presented significant differences for a 95% confidence interval by the Tukey test. Among the seven cultivars studied, the highest soluble solids in the field were BRS506, IPA2502, IPA EP17, IPA P222, IPA P134, IPA P228 and IPA SF15 with values between 12,3 ± 0,08; 5,1 ± 0,10; 16,8 ± 0,40; 14,8 ± 0,11; 7,1 ± 0,10; 9,2 ± 0,10 and 13,6 ± 0,27 °Brix, respectively. Results for saccharin fraction (sorghum broth) were analyzed using the Tukey's test for a 95% confidence interval. In the data obtained for the concentration of ethanol of 1st generation, obtained in the fermentation of the broths of the cultivars that stood out were IPA SF15, BRS506, IPA EP17, IPA P222 and IPA P134 with values between 55,72 ± 0,24; 45,46 ± 1,5; 44,6 ± 0,18; 33,78 ± 0,57 and 31,78 ± 0,28 g.L-1 respectively. The fractions (bagasse) for evaluation in the production of second generation ethanol, IPA EP17 and BRS506, after acid pretreatment followed by basic, were efficient in concentrating the cellulose by the solubilization of hemicellulose and lignin, resulting in an increase of cellulose from 31,70 ± 0,49 to 60,42 ± 0,91% in the variety IPA-EP17 and for the BRS506 variety from 40,6 ± 1,1 to 64,52 ± 0,82% respectively. The results obtained in the enzymatic hydrolysis process for the IPA EP17 variety in the glucose production were 26,23 g L-1, for enzyme loading conditions and ratio (bagasse dry mass ratio) per reaction medium volume (25 FPU / and 2%) in the time of 36 hours of hydrolysis and constant rotation of 150 RPM, for BRS506 variety the glucose production was 25,17 g.L-1, for the conditions of enzymatic loading and ratio (bagasse dry mass ratio) by volume of reaction medium (25 FPU / g and 2%) in the time of 36 hours of hydrolysis.
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Marulanda, Juan Alvaro Léon. "Análise do desempenho de membranas de pervaporação no processo convencional de fermentação para produção de etanol." reponame:Repositório Institucional da UFABC, 2015.
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Orientador: Prof. Dr. Reynaldo Palácios BerecheDissertação (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.
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Farias, Fabiane Oliveira. "PRODUÇÃO DE ETANOL DE SEGUNDA GERAÇÃO A PARTIR DE SORO DE LEITE E ÁGUA DE MACERAÇÃO DE MILHO." UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, 2015. http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/637.
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Previous issue date: 2015-02-03Conselho 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.
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Leonel, Lillian Vieira. "Influência de compostos inibidores na produção de etanol por Scheffersomyces (Pichia) stipitis ATCC 58376." Universidade Estadual do Oeste do Parana, 2014. http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/173.
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Previous issue date: 2014-03-18To supply the increasing demand for bioethanol it is necessary to search for new sources of renewable raw materials and emerging technologies. Most studies have been directed to the cellulose, since this fraction is more abundant in biomass and its hydrolysis leads to glucose, a more easily metabolizable sugar for the commercially available yeasts. Considering that the hemicellulose represents 20-30% of plant biomass and is easily removable, either by acid or enzymatic hydrolysis, the use of this fraction by pentose-fermenting yeasts as Scheffersomyces (Pichia) stipitis has been promising. However, the process of hydrolysis of lignocellulosic biomass to the release of fermentable sugars, specifically the acid hydrolysis, generates toxic compounds that impair the microbial metabolism and ethanol production. Thus, it is important to know the different effects of the major inhibitors present in hemicellulosic hydrolysates in the metabolism of S. stipitis ATCC 58376. For this purpose the culture was performed in synthetic medium supplemented with different concentrations of the inhibitors furfural, HMF, acetic acid, syringic acid and vanillin, following the Plackett and Burman factorial design with 12 assays (7 assays more compared to the number of independent variables) and 4 assays at the central point, totalizing 16 assays. The assays were conducted under agitation of 200 rpm at 30 °C and pH 5.25 for 96 hours. The analysis of the kinetic profiles obtained showed that the consumption of sugars, cell growth and ethanol production by S. stipitis were adversely affected by the addition of inhibitor compounds in synthetic medium promoting the inhibition of cell growth and ethanol production, as well as the delay in the consumption of sugars (xylose and glucose) according to the concentrations of the inhibitors tested. However, the acetic acid concentration of 2.0 g / L favored S. stipitis metabolism in the assays 09 (furfural 0.025 g.L-1; HMF: 0.01 g.L-1; acetic acid: 2.0 g.L-1, vanillin: 0.09 g.L-1 and syringic acid: 0.75 g.L-1), 10 (furfural: 0.75 g.L-1 HMF: 0,01 g.L-1; vanillin: 0.09 g.L-1 and syringic acid: 0.75 g.L-1) and 02 (furfural: 0.75 g.L-1; HMF: 0.03 g.L-1; acetic acid 2.0 g.L-1; vanillin: 0.09 g.L-1 and syringic acid: 0.025 g L-1), with peak concentrations of ethanol obtained in 72 hours of 14.3 g.L-1, 12.43 g.L-1 and 10.75 g.L-1, respectively, higher than the control assay (10.05 g.L-1), that lacked inhibitors. In assays with 6.0 g.L-1 of acetic acid, the metabolism of the yeast was completely inhibited. Statistical analysis for cell growth response showed that only acetic acid was significant (p < 0.10), being the most potent inhibitor. The others inhibitors also showed negative effect, except for syringic acid, which had a positive effect at 72 and 96 hours, but were not statistically significant. For the response ethanol production, among the factors evaluated, only the effect of furfural was not significant (p> 0.10). The most potent inhibitors were acetic acid and HMF, while vanillin and syringic acid promoted a positive effect on ethanol production. These results contribute to the choice of an appropriate method of detoxification for hemicellulosic hydrolyzate, which aims for a greater removal of the compounds that actually affect the metabolism of S. stipitis ATCC 58376
Para suprir a demanda crescente de bioetanol há necessidade de buscar novas fontes de matérias-primas renováveis e tecnologias emergentes. A maior parte dos estudos tem sido direcionada à celulose, visto que esta fração é mais abundante na biomassa e sua hidrólise resulta em glicose, açúcar mais facilmente metabolizável por leveduras comercialmente disponíveis. Considerando que a hemicelulose representa 20-30% da biomassa vegetal e é facilmente extraível, seja por hidrólise ácida ou enzimática, a utilização desta fração por leveduras fermentadoras de pentoses, como Scheffersomyces (Pichia) stipitis, tem se mostrado promissora. No entanto, o processo de hidrólise da biomassa lignocelulósica para liberação dos açúcares fermentescíveis, em específico a hidrólise ácida, gera compostos tóxicos que prejudicam o metabolismo microbiano e a produção de etanol. Assim, é importante o conhecimento dos efeitos distintos dos principais inibidores presentes nos hidrolisados hemicelulósicos no metabolismo de S. stipitis ATCC 58376. Para isso foram realizados cultivos em meio sintético, adicionado de diferentes concentrações dos inibidores furfural, HMF, ácido acético, ácido siríngico e vanilina, seguindo o planejamento fatorial Plackett e Burman com 12 ensaios (7 ensaios a mais em relação ao número de variáveis independentes) e 4 ensaios no ponto central, totalizando 16 ensaios. Os ensaios foram conduzidos sob agitação de 200 rpm, temperatura de 30 °C e pH inicial 5,25 por 96 horas. A análise dos perfis cinéticos obtidos mostrou que o consumo de açúcares, o crescimento celular e a produção de etanol por S. stipitis foram afetados negativamente pela adição de compostos inibidores em meio sintético, promovendo a inibição do crescimento celular e produção de etanol, bem como o retardo no consumo de açúcares (glicose e xilose) de acordo com as concentrações dos inibidores testadas. No entanto, o ácido acético em concentração de 2,0 g/L favoreceu o metabolismo de S. stipitis, nos ensaios 09 (furfural: 0,025 g.L-1; HMF: 0,01 g.L-1; ácido acético 2,0 g.L-1; vanilina: 0,09 g.L-1 e ácido siríngico: 0,75 g.L-1), 10 (furfural: 0,75 g.L-1; HMF: 0,01 g.L-1; ácido acético 2,0 g.L-1; vanilina: 0,09 g.L-1 e ácido siríngico: 0,75 g.L-1) e 02 (furfural: 0,75 g.L-1; HMF: 0,03 g.L-1; ácido acético 2,0 g.L-1; vanilina: 0,09 g.L-1 e ácido siríngico: 0,025 g.L-1), sendo as máximas concentrações de etanol obtidas em 72 horas de 14,3 g.L-1, 12,43 g.L-1 e 10,75 g.L-1,respectivamente, sendo valores superiores ao ensaio controle (10,05 g.L-1), que não possuía inibidores. Nos testes com 6,0 g.L-1 de ácido acético, o metabolismo da levedura foi completamente inibido. A análise estatística para a resposta crescimento celular mostrou que somente o ácido acético foi significativo (p<0,10), mostrando-se o mais potente inibidor. Os demais inibidores também apresentaram efeito negativo, exceto o ácido siríngico, que apresentou efeito positivo em 72 e 96 horas, porém não foram estatisticamente significativos. Para a resposta produção de etanol, entre os fatores avaliados, somente o efeito do furfural não foi significativo (p>0,10). Os mais potentes inibidores foram o ácido acético e o HMF, enquanto vanilina e ácido siríngico promoveram um efeito positivo na produção de etanol. Esses resultados contribuem para a escolha de um método de destoxificação adequado para o hidrolisado hemicelulósico, que vise uma maior remoção dos compostos que realmente afetam o metabolismo de S. stipitis ATCC 58376
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Mutepe, Rendani Daphney. "Ethanol production from sweet sorghum / Mutepe R.D." Thesis, North-West University, 2012. http://hdl.handle.net/10394/7275.
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The use of fossil fuels contributes to global warming and there is a consequent need to
resort to clean and renewable fuels. The major concerns with using agricultural crops
for the production of energy are food and water security. Crops that do not threaten food
security and that can be cultivated with a relatively low amount of water and produce
high yields of fermentable sugars are therefore needed. Sweet sorghum is a fastgrowing
crop that can be harvested twice a year and that can produce both food (grain)
and energy (sugar juice from stems). Sweet sorghum bagasse can also be utilised for
ethanol production.
The aim of this study was to determine the sugar content of different sweet sorghum
cultivars at different harvest times, and determine the cultivar that will produce the
highest ethanol yield at optimized fermentation conditions. Sweet sorghum bagasse was
also pretretated, enzymatic hydrolysed and fermented and the best pretreatment method
and ethanol yield was determined.
In this study, sweet sorghum juice, which mostly consists of readily fermentable sugars
(glucose, sucrose and fructose), as well as the bagasse obtained after juice extraction,
were converted to bio–ethanol. Sweet sorghum juice was fermented to ethanol using
Saccharomyces cereviciae without any prior pretreatment. The effect of pH (4–6), yeast
concentration (1–5g.L–1), initial sugar concentration (110–440g.L–1) and the addition of a
nitrogen source (urea, ammonium sulphate, yeast extract and peptone) on the ethanol
yield was investigated. The pretreatment of bagasse using sulphuric acid (3wt %), and
calcium hydroxide (0.2g/g bagasse), followed by enzymatic hydrolysis using Celluclast
1.5L (0.25g/g bagasse), Novozyme 188 (0.24g/g bagasse) and Tween 80(1.25g.L–1)
were adapted from Mabentsela (2010). Fermentation was done using Saccharomyces
cerevisiae, but it was unable to ferment the xylose sugar.
The results show that the USA 1 cultivar contains the highest sugar content at 3 months.
An ethanol and glycerol yield of 0.48g.g–1 and 0.05g.g–1 was observed respectively at a
pH of 4.5, a yeast concentration of 3wt%, initial sugar concentration of 440g.L–1 and
when ammonium sulphate was added to the fermentation broth as nitrogen source. The glycerol yield formed as a by–product during fermentation and at a maximum ethanol
yield was 0.05g.g–1.
The glucose yield obtained from sulphuric acid, base and ultrasonic wave pretreatment
was 0.79g.g–1, 0.62g.g–1 and 0.62g.g–1 respectively. The glucose yield obtained after
each type of pretreatment was higher than that obtained for unpretreated bagasse, which
was 0.55g.g–1. Base pretreatment, ultrasonic wave pretreatment and unpretreated
bagasse also contained fructose at the end of enzymatic hydrolysis. Base, sulphuric acid
pretreatment disrupted the crystal structure of cellulose and increased the available
surface, and therefore cellulose was easily accessible for enzymatic hydrolysis.
Ultrasonic wave pretreatment showed potential in increasing the surface area for
enzymatic hydrolysis but further investigations need to be done. From bagasse
fermentation, 0.45g.g–1 – 0.39g.g–1 of ethanol per g of available fermentable sugar was
obtained.Thesis (M.Sc. Engineering Sciences (Chemical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2012.
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Monteiro, Bruno Miguel dos Santos. "Produção de etanol combustível: efeitos da suplementação nitrogenada na fermentação de mosto de caldo de cana com alta concentração de açúcar." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11141/tde-03022016-154543/.
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O nitrogênio desempenha função essencial na fisiologia das leveduras e em fermentações com alta concentração de açúcares propicia maior rendimento, eficiência e produtividade, além de proteger as células de levedura dos estresses osmóticos provocados pelas altas concentrações de açúcar e de etanol. Com o objetivo de verificar a influência da suplementação nitrogenada nos parâmetros fermentativos, mostos contendo caldo de cana concentrado a 25, 30 ou 35° Brix e suplementados ou não com ureia (16 mM) ou fosfato de amônio (24 mM), foram fermentados a 30°C por leveduras Saccharomyces cerevisiae (linhagens PE-2 ou CAT-1) em 6 ciclos consecutivos de 24h. Ao final de cada ciclo, foram analisados: a massa úmida (biomassa) por pesagem após a centrifugação; a viabilidade celular pelo método de coloração com eritrosina e a concentração de etanol em densímetro digital (Anton Paar DMA 4500), após destilação das amostras por arraste de vapor em destilador Tecnal TE-012 e açúcar por cromatografia líquida (HPLC). A concentração de nitrogênio total utilizável foi determinada pelo método da ninidrina, utilizando glicina como padrão. Em mosto contendo 30°Brix, a linhagem CAT-1, produziu teores de etanol, em média, de 12,9, 17,1 e 14,4% (v/v), respectivamente, nos tratamentos controle (T1) ou suplementado com ureia (T2) ou fosfato (T3). Nesta condição, a linhagem PE-2, produziu 14,9 (T1), 15,8 (T2) e T3 15,8% (v/v) e a massa úmida da CAT-1 aumentou de 7% para 16%, na presença de fosfato. Na fermentação do mosto 35°Brix, pelas duas linhagens, a suplementação com fosfato (T3) propiciou maior produção de etanol, aumento de massa úmida e manutenção da viabilidade celular. A levedura CAT-1, no tratamento com 30° Brix, produziu mais glicerol no tratamento com fosfato de amônio sendo quase 1g de glicerol por cada 1g de biomassa produzida. A suplementação com ureia teve efeitos benéficos na fermentação VHG possibilitando uma produção maior de etanol, e uma produção menor de glicerol face às outras suplementações nitrogenadas.Nitrogen plays an essential role in the physiology of yeast and fermentation of high concentration sugars. It provides higher yield, efficiency and productivity, as well as protects yeast cells from osmotic stress caused by high concentrations of sugar and ethanol. To evaluate the influence of nitrogen supplementation on fermentative parameters, must containing concentrated sugarcane juice to 25, 30 or 35°Brix and supplemented or not with 16 mM urea or 24 mM ammonium phosphate were fermented at 30°C by PE-2 or CAT-1 yeast strains of Saccharomyces cerevisiae into 6 consecutive cycles of 24h. At the end of each cycle, cell viability by staining with erythrosine method, wet mass (biomass) by weighing; and the ethanol concentration in digital densitometer, after samples distillation were analyzed. The concentration of total usable nitrogen was determined by the ninhydrin using glycine as standard. In 30°Brix wort, CAT-1 strain produced averaged 12.9, 17.1 and 14.4% (v/v) of ethanol concentration, respectively, in the (T1) control or with (T2) urea or (T3) phosphate supplemented treatments. In this condition, the PE-2 strain produced 14.9 (T1), 15.8 (T2) and T3 15.8% (v / v) and the wet weight of CAT-1 increased from 7% to 16%, in the presence of phosphate. In the fermentation of the must 35°Brix by the two strains, supplementation with phosphate (T3) led to increased ethanol production, increased wet weight and maintenance of cell viability. CAT-1 strain, in 30°Brix, produced more glycerol upon treatment with ammonium phosphate being about 1 g glycerol per 1 g of biomass produced. Supplementation with urea had beneficial effects on VHG fermentation enabling increased production of ethanol, and a lower production of glycerol against other nitrogen supplementation.
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Ernandes, Fernanda Maria Pagane Guereschi. "Utilização de diferentes substratos para a produção de etanol, levana e sorbitol por Zymomonas mobilis /." São José do Rio Preto : [s.n.], 2009. http://hdl.handle.net/11449/100898.
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Orientador: Crispin Humberto Garcia-CruzBanca: Eleni Gomes
Banca: Ranulfo Monte Alegre
Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi
Banca: Hamilton Cabral
Resumo: O principal produto da fermentação de açúcares por Zymomonas mobilis é o etanol quando glicose e frutose são utilizadas como fontes de carbono. Entretanto, quando sacarose é empregada na fermentação, o rendimento do etanol diminui devido à formação de subprodutos como levana, sorbitol, acetaldeído, ácido acético, pequenas quantidades de alguns álcoois superiores e fenol. A utilização de produtos agroindustriais, como o caldo e melaço de cana-deaçúcar, é uma alternativa para reduzir o custo final dos produtos de fermentação devido à disponibilidade de aquisição e composição química desses substratos. Este trabalho teve como objetivo utilizar substratos alternativos e otimizar as condições de fermentação para a produção de etanol, levana e sorbitol por Zymomonas mobilis CCT 4494. Também foi considerado o efeito da variação do substrato e de sais minerais adicionados nos meios de produção (sintético, caldo e melaços de cana-de-açúcar). Para a obtenção dos produtos de fermentação, foi aplicada a metodologia de superfície de resposta, seguindo um planejamento fatorial do tipo 27-2, de acordo com o modelo proposto por Box e Hunter, onde as variáveis independentes estudadas foram: pH inicial do meio de cultivo, temperatura de incubação, concentração do substrato e efeito da adição de KCl, K2SO4, MgSO4, CaCl2. Durante a realização das fermentações foi observado que a bactéria Zymomonas mobilis CCT 4494 se adaptou nos meios de fermentação contendo altas concentrações de sacarose e suportou a variação do pH e da temperatura de fermentação. O aumento da concentração da fonte de carbono favoreceu a formação dos produtos levana e etanol, entretanto, não houve produção de sorbitol. O meio sintético proporcionou maior rendimento de levana e etanol, enquanto que, os meios alternativos caldo e melaços de cana-de-açúcar... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: The main product from fermentation of sugars by Zymomonas mobilis is ethanol when glucose and fructose are used as carbon sources. However, when sucrose is used in the fermentation medium, ethanol yield decreases due to the formation of by-products such as levan, sorbitol, acetaldehyde, acetic acid, small amounts of some superior alcohols and phenol. The use of agro industrial by products, such as sugarcane juice and molasses, is an alternative to reduce the final cost of fermentation products due to the constant availability and to the chemical composition of these by substrates. This study had the aim of using alternative substrates and of optimizing fermentation conditions for the production of ethanol, levan and sorbitol by Zymomonas mobilis CCT 4494. The effect of variation of substrate and mineral salts added to the production media (synthetic, sugarcane juice and molasses) was also considered. To obtain the fermentation products, response surface methodology was employed, following a 27-2 factorial planning, according to the model proposed by Box and Hunter, where the independent variables studied were: initial medium pH, incubation temperature, substrate concentration and effect of the addition of KCl, K2SO4, MgSO4, CaCl2. During the fermentations, it was noted that the bacteria Zymomonas mobilis CCT 4494 well adapted in the media containing high concentrations of sucrose and tolerated pH and temperature variations. The increase of carbon source concentration favored the formation of levan and ethanol, however, there was no sorbitol production. The synthetic medium offered higher levan and ethanol yield, whereas alternative media sugarcane juice and molasses, favored cellular growth. Among the independent variables analyzed with the best medium (synthetic) for biosynthesis of the biopolymer and ethanol, the ones that significantly (p<0.05) affected were KCl, K2SO4, CaCl2... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor
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Ventura, Ricardo. "Desenvolvimento de técnicas e avaliações de antimicrobianos visando a produção de etanol carburante /." Araraquara, 2016. http://hdl.handle.net/11449/134361.
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Orientador: Cecília LaluceResumo: A contaminação bacteriana nas destilarias de etanol é um problema crônico que afeta o rendimento, na medida em que esses microrganismos competem pelo substrato a ser convertido em álcool pelas leveduras e liberam produtos indesejados no meio. A adição de ácido sulfúrico ao inóculo é a prática mais utilizada no controle dessas bactérias, contudo é uma substância de baixa eficácia, que também afeta a levedura. Antibacterianos utilizados complementarmente devem levar em conta a seletividade; o espectro de ação; e ainda restrições em fermentações que utilizam o excedente de levedura para ração animal. Nesse contexto, esse trabalho se propôs a estudar diversos biocidas, com base na literatura e desempenho em outras áreas. Foram realizadas fermentações por bateladas em frascos agitados em condições operacionais padrão (pH, temperatura, concentração de açúcares) com recuperação de células ao final de cada ciclo, reproduzindo o processo industrial. Os inóculos contendo leveduras e bactérias foram tratados com os seguintes produtos: peróxido de hidrogênio aditivado com prata; cloro oxigenado; triclorocarbanilida; cloreto de benzalcônio; digluconato de clorexidina; maitenina; salinomicina, e agentes quelantes EDTA e HEDTA, além dos produtos referência (beta ácido de lúpulo e monensina). Ao final das fermentações foram analisadas a população de bactérias, a viabilidade da levedura, e os teores de ácido lático e etanol. O biocida a base de peróxido, na dose 1.000 ppm não mostrou a mesma ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Bacterial contamination in ethanol distilleries is a chronic problem that affecting the yield, once these microorganisms compete for the substrate to be converted to alcohol by yeast, as well as release undesired products in the medium. The addition of sulfuric acid to the inoculum is the most used practice to control such bacteria, but is a substance of low efficacy, which also affects the yeast. Antibacterial used in addition should take into account the selectivity; spectrum; and also restriction in fermentation that uses yeast surplus for animal feed. In this context, this work proposes to study various biocides, based on the literature and performance in other areas. Batch fermentations were performed in shake flasks under standard operational conditions (pH, temperature, sugar concentration) with a recovery of cells at the end of each cycle, reproducing the industrial process. The inoculum containing yeast and bacteria were treated with hydrogen peroxide plus silver; oxygenated chlorine; trichlorocarbanilide plus benzalkonium chloride; chlorhexidine digluconate; maytenin; salinomycin, and chelating agents EDTA and HEDTA, indeed the reference products (beta hops acid and monensin). At the end of fermentations were performed analysis of population of bacteria, yeast viability and lactic acid and ethanol concentration. The peroxide-based biocide in the dose 1000 ppm did not showed the same efficacy recorded in preliminary tests in vitro, which showed a MIC of 200 ppm for l... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor
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Garcia, Daniely. "Estudo da produção de etanol pela levedura Pichia stipitis, a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de malte." Universidade de São Paulo, 2012. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97131/tde-30082013-160502/.
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O presente estudo teve como objetivo avaliar a produção de etanol pela levedura Pichia stipitis, a partir do hidrolisado hemicelulósico do bagaço de malte (HHBM). Primeiramente estudou-se o efeito da suplementação nutricional do hidrolisado adicionando-se extrato de farelo de arroz (0 a 20% v/v), uréia (0 a 3 g/L) e extrato de levedura (0 a 3 g/L). Os resultados mostraram que o hidrolisado suplementado apenas com extrato de levedura proporcionou os melhores resultados de conversão (YP/S = 0,44 g/g) e produtividade em etanol (QP = 0,33 g/L.h). Em seguida foi avaliado o nível ótimo deste nutriente sobre a bioconversão, sendo confirmada a suplementação do HHBM com 3,0 g/L de extrato de levedura. Após o estabelecimento das condições nutricionais, a levedura foi cultivada em HHBM após o crescimento de 24 horas em meio semissintético, visando aclimatar as células aos inibidores presentes no hidrolisado. Este estudo resultou no aumento das velocidades do processo, sendo 16% sobre a produtividade volumétrica em etanol (QP) e 10% sobre a velocidade de consumo de substrato (QS), quando comparado ao cultivo das células somente em meio semissintético. Na etapa seguinte utilizou-se um planejamento fatorial 22 com face centrada para otimização das condições de pH e concentração inicial de células (X0) na fermentação em HHBM não destoxificado e após a destoxificação com carvão ativado. Foram obtidos modelos para descrever os valores de YP/S e QP na região estudada, sendo que para o HHBM não destoxificado os valores destes parâmetros foram 0,40 g/g e 0,65 g/L.h, respectivamente, em pH 6,4 e X0 = 5,0 g/L (modelo 1). Em HHBM destoxificado, as condições ótimas foram obtidas em pH 6,0 e 1,36 g/L de células (modelo 2), obtendo-se YP/S de 0,40 g/g e QP de 0,46 g/L.h. Nas condições otimizadas foram então realizados ensaios que confirmaram a validade dos modelos 1 e 2, obtendo-se a máxima concentração de etanol (23,4 g/L), YP/S de 0,41 g/g e QP de 0,65 g/L.h em HHBM não destoxificado. Realizouse ensaios para avaliação do efeito do ácido acético sobre a fermentação em meio semissintético por P. stipitis, empregando-se as condições de pH e X0 otimizadas em HHBM não destoxificado (modelo 1) e destoxificado (modelo 2). Este estudo mostrou que nas condições do modelo 1, o ácido acético favoreceu a bioconversão sendo os melhores resultados obtidos na presença deste ácido (YP/S = 0,47 g/g e QP = 1,08 g/L.h). Por outro lado, nas condições do modelo 2, os valores de YP/S foram similares, enquanto que com a adição de ácido acético ao meio de fermentação, o valor de QP foi reduzido em 53%. Na fermentação em biorreator, o emprego das condições otimizadas em frascos (pH 6,4 e 5,0 g/L de células) resultaram em valores de QP 48% inferiores ao obtido em frascos (0,65 para 0,44 g/L.h), entretanto YP/S foi apenas 10% inferior (0,41 para 0,37 g/g). No presente estudo, conclui-se que a suplementação nutricional do HHBM e a otimização das condições de pH e X0 resultaram em valores promissores para os principais parâmetros da fermentação por P. stipitis, ressaltando o potencial deste hidrolisado em processos biotecnológicos para produção de etanol.This study aimed to evaluate the ethanol production by Pichia stipitis in brewer\'s spent grain hemicellulosic hydrolysate (BSGHH). Initially, the effect of nutritional supplementation was evaluated by adding rice bran extract, urea and yeast extract. The results showed that supplementation only with yeast extract promoted the highest conversion values (YP/S = 0.44 g/L) and ethanol productivity (QP = 0.33 g/L.h). Additional assays showed that the optimal concentration of this nutrient was 3.0 g/L. To acclimate the cells to inhibitors present in BSGHH the yeast was cultivated in hydrolysate after growth for 24 hours in semisynthetic medium. This study resulted in increased of the process rates, 16% of the ethanol productivity (QP) and 10% on the substrate consumption (QS) when compared to growing cells only in the semisynthetic medium. In the second step a 22 full factorial centeredface design was employed to optimized the conditions of pH and initial cells concentration (X0) in fermentation of hydrolysate undetoxified and after detoxification with activated charcoal. Mathematical models that relate the YP/S and QP were obtained. For non-detoxified BSGHH (model 1) the optimal conditions of pH (6.4) and X0 (5.0 g/L) showed values parameters of 0.41 g/g and 0.65 g/L.h, respectively. In detoxified BSGHH (model 2) the optimum conditions of pH (6.0) and X0 (1.36 g/L), resulted in YP/S and QP values of 0.40 g/g and 0.46 g/L.h, respectively. Under these conditions, the the validity of the models were confirmed. The effect of acetic acid on fermentation by P. stipitis in semisynthetic medium, employing optimized conditions of pH and X0 in model 1 and model 2 was evaluated. The results showed that under the conditions of model 1 and in a concentration of 2,9 g/L, the acetic acid favored the bioconversion by P. stipitis, increasing the YP/S (15 %) and QP (66 %). On the other hand, in the conditions of the model 2 the YP/S values were similar, whereas the QP values were reduced by 53% when the acetic acid was added. By using these optimized conditions in bioreactor fermentation it was obtained the ethanol productivity was approximately 48% lower (0.65 to 0.44 g/L.h), however the ethanol production was similar as compared to fermentation flasks. It is possible conclude that the HHBSG requires nutritional supplementation and that the optimized conditions of pH and initial cells concentration can be used as a strategy in order to raising the fermentation parameters.
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Ferreira, Isabela Silveira. "Estudo da produção de etanol a partir de glicose empregando a levedura termotolerante kluveromyces marxianus NRRL Y-6860." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97132/tde-14092016-164445/.
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O presente trabalho teve como principal objetivo estudar o desempenho fermentativo da levedura Kluyveromyces marxianus NRRL Y-6860 em meio semissintético, contendo glicose como fonte de carbono. Numa primeira etapa, avaliou-se o efeito de diferentes temperaturas (35, 40, 43 e 45ºC), assim como o efeito inibitório do etanol adicionado ao meio (0, 15, 30, 45, 60g/L) sobre os parâmetros do bioprocesso. A partir da temperatura de cultivo selecionada foi então avaliado o efeito da suplementação nutricional e da concentração de inóculo sobre o perfil fermentativo desta linhagem. Os ensaios foram realizados em frascos Erlenmeyer de 125 mL, contendo 50 mL de meio, 120 g/L de glicose, agitados a 100 rpm. Dentre as temperaturas avaliadas, os melhores resultados (consumo de 70% de glicose, produção de etanol de 38 g/L) foram obtidos a 43ºC, o que correspondeu a uma produtividade volumétrica em etanol (QP) de 3,2 g/L. h e eficiência de 80%. Nesta temperatura, os resultados da adição de etanol em diferentes concentraçõe sno inídio da fermentação revelaram qu eo aumento na concentração do álcool afetou negativamente a fermentabilidade de K. marxianus, constatando-se completa inibição quando foi adicionado 45 g/L de etanol. Posteriormente, avaliou-se o efeito dos nutrientes (KH2PO4 de 0,5 a 1,5 g/L; (NH4)2SO4 de 1,0 a 3,0 g/L; MgSO4 de 0,1 a 0,5 g/L e extrato de levedura de 3,0 a 7,0 g/L) e da concentração inicial de células (de 1,0 a 5,0 g/L) sobre a produção de etanol pela levedura. Os ensaios foram realizados de acordo com um planejamento fatorial fracionado 25-1, visando identificar e quantificar o efeito individual das variáveis experimentais e de suas interações sobre o bioprocesso, sendo avaliadas as respostas: máxima concentração de etanol e glicose consumida. Os resultados da análise estatística mostraram que a concentração inicial de células exerceu um efeito positivo sobre ambas as respostas, já o extrato de levedura apresentou um efeito negativo, enquanto que o KH2PO4 proporcionou um efeito positivo somente sobre a concentração máxima de etanol, ao nível de 90% de confiança. A análise estatística também revelou que os efeitos de interação entre as variáveis não foram significativas. Com base nestes resultados, concluiu-se que o desempenho fermentativo de K. marxianus NRRL Y-6860, a 43ºC, foi favorecido após estudo da composição nutricional e da concentração de inóculo, com aumento de 19, 24, 25 e 16% sobre o consumo de glicose, produção de etanol, QP e eficiência do processo, respectivamente, quando comparados aos resultados obtidos na primeira etapa do trabalho. Além disso, com os ensaios do planejamento foi possível reduzir o nível de (NH4)2SO4, MgSO4 e extrato de levedura.In the present work the fermentation perfomance of the yeast Kluyveromyces marxianus NRRL Y-6860 in semi-synthetic medium containing glucose as carbon source was investigated. Initially, it was assessed the effect of different temperatures (35, 40, 43 and 45ºC) and the degree of ethanol toxicity (0, 15, 30, 45, 60 g/L) on the bioprocess parameters. From the selected temperature, it was then evaluated the effect of nutritional supplementation and inoculum concentration on the fermentation profile of this yeast. Fermentations assays were conducted in 125 mL Erlenmeyer flasks containing 50 mL of medium, 120 g/L glucose, at 100 rpm agitation speed. Among all temperatures evaluated the best results (70% consumption of glucose, 40 g/L of ethanol) were obtained at 43ºC, corresponding to volumetric ethanol productivity (QP) of 3.2 g/L.h and 80% efficiency. The results of ethanol toxicity in the fermentation at 43ºC, showed that increasing alcohol concentration decreased the fermentability of K. marxianus, being observed a complete inhibitiion when 45 g/L of ethanol was added in the medium. Afterward, the effect of nutrients (KH2PO4 0.5 to 1.5 g/L, (NH4)2SO4 from 1.0 to 3.0 g/L, MgSO4 from 0.1 to 0.5 g/L yeast extract and 3.0 to 7.0 g/L) and the initial concentration of cells (1.0 to 5.0 g/L) on the ethanol production by K. marxianus was investigated. The assays were perfomed according to a fractional factorial design 25-1, to identify and quantify the individual variables effects and their interactions on the bioprocess. The satistical analysis results showed that the initial cell concentrations ahd a positive effect on maximum ethanol concentration and consumed glucose. On the other hand, yeast extract had negative effect, while KH2PO4 concentration provided a positive effect only on the ethanol maximum concentration, at 90% confidence level. Statistical analysis also revealed that the interaction effects between variables were not significant. Based on these results, it was concluded the fermentation perfomance of K. marxianus NRRL Y-6860, at 43ºC, was favored after study the nutritional composition and inoculum concentration, since increased 19, 24, 25 and 16% of glucose consumption, ethanol production, QP and process efficiency, respectively, when compared to results obtained in the first phase of the present work. Furthermore, with the experimental design was possible to reduce th elevel of (NH4)2SO4, MgSO4 and yeast extract.
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Valinhas, Raquel Valinhas e. "Isolamento, sele??o e identifica??o de leveduras selvagens com capacidade para convers?o de xilose a etanol." UFVJM, 2016. http://acervo.ufvjm.edu.br/jspui/handle/1/1201.
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A busca por linhagens de leveduras fermentadoras de pentoses ? uma demanda do processo de produ??o de etanol a partir de substratos lignocelul?sicos. A D-xilose, proveniente dos processos de hidr?lise da hemicelulose n?o ? metabolizada por linhagens de leveduras, como as da esp?cie Saccharomyces cerevisiae, convencionalmente utilizadas na maioria dos processos industriais para obten??o de ?lcool de primeira gera??o. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo isolar leveduras naturalmente ocorrentes em biomassas vegetais e avaliar sua capacidade para converter D-xilose em etanol. O isolamento foi conduzido em meio s?lido contendo D-xilose como fonte de carbono. Os isolados foram triados por teste de produ??o de g?s em meio contendo D-xilose e os que apresentaram resultado positivo foram testados para produ??o de etanol. Dos 202 isolados de leveduras capazes de assimilar D-xilose para o crescimento, quatro linhagens apresentaram habilidade em fermentar este a??car. O potencial fermentativo das leveduras selecionadas foi avaliado em meios sint?ticos, onde foram monitorados o crescimento celular e consumo dos a??cares. O teor alco?lico foi determinado ao fim de cada ensaio e as vari?veis do processo foram calculadas. As linhagens isoladas foram identificadas como Galactomyces geotricum e Candida akabanensis, n?o havendo nenhum registro de aplica??o biotecnol?gica para produ??o de biocombust?veis a partir destas linhagens. A produ??o de etanol foi de 4,7 a 14,0 g L-1 e a efici?ncia fermentativa de at? 69%. O processo de bioconvers?o da xilose, contida em hidrolisados hemicelul?sicos, a etanol surge como perspectiva potencial para eventual aplica??o das linhagens de leveduras selecionadas.
Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Biocombust?veis, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016.
The screening for new strains of pentose fermenting yeast is a demand for ethanol production process from lignocellulosic substrates. D-xylose from processes of hemicellulose hydrolysis is not metabolized by yeast strains conventionally used in industrial processes for obtaining first generation ethanol, such as Saccharomyces cerevisiae species. In this context, this study aimed to isolate naturally occurring yeasts in vegetal species or its parts and assess their ability to convert D-xylose to ethanol. The isolation was carried out in solid medium containing D-xylose as only carbon source. The isolates were screened by gas production test in medium containing D-xylose and those who had positive results were tested for ethanol production. Of the 202 isolates of yeasts capable of assimilating D-xylose for growth, four strains also showed ability to ferment this sugar. The potential of fermentative selected yeasts has been reported in synthetic media, in which the cell growth and consumption of sugars were monitored. Alcohol content was determined after each run and some process variables were calculated. The isolated strains were identified as Geotricum galactomyces and Candida akabanensis, not having any biotechnological application record for production of biofuels from these species. Ethanol production achieved 4.7 to 14.0 g L-1 and the fermentative efficiency up to 69%. The bioconversion process of xylose (contained in hemicellulose hydrolysates) to ethanol appears as natural perspective for eventual application of selected yeasts.
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Barros, Emanuel Meneses. "Ethanol production by simultaneous saccharification and fermentation from cashew apple bagasse pre-treated with acid-alkali." Universidade Federal do CearÃ, 2015. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=15733.
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Neste trabalho foi estudadaaproduÃÃo de etanol por processos de SacarificaÃÃo e FermentaÃÃo SimultÃneas (SSF) usando o bagaÃo de caju prÃ-tratado com Ãcido-Ãlcali (CAB-OH) como matÃria-prima. Nos processos de SSF foi utilizada a levedura KluyveromycesmarxianusATCC36907e o complexo enzimÃtico Celluclast 1.5L (30 FPU.gcelulose-1). Os experimentos foram conduzidos em Erlenmeyers de 250 mL com 100 mL de meio SSF (tampÃo citrato de sÃdio 50 mMapH 4,8; suplementado com 1 g/L de extrato de levedura e 1 g/L de sulfato de amÃnio, e a carga de CAB-OH desejada em %m/V), a concentraÃÃo inicial de cÃlulas de 5 g/L, temperatura de 40ÂC e rotaÃÃo de 150 rpm. Primeiramente, um processo em batelada foi realizado para avaliar a necessidade de suplementaÃÃo com a enzima celobiase (NS50010âNovozymes) com atividade de 60 CBU/gcelulose-1. O processo SSF conduzido com a suplementaÃÃo decelobiaseobteveuma maior produÃÃo mÃxima de etanol (30 g/L) e maior eficiÃncia (93%) em relaÃÃo ao nÃo-suplementado, sendo os estudos posteriores conduzidos com as enzimas celulases e celobiases. Em seguida, realizou-se o estudo da avaliaÃÃo da carga de CAB-OH (7,5, 10, 15 e 20 %m/V), em processos sem prÃ-sacarificaÃÃo (SSF) e comprÃ-sacarificaÃÃo(PSSF). A maiorconcentraÃÃo de etanol (58 g/L)ocorreu nos processos SSF com carga de 15%, sendo esse tambÃm o de maior produtividade, e PSSF com carga de 20%, nÃo apresentando diferenÃa significativa na produÃÃo mÃxima de etanol entre os dois processos. No entanto, osprocessos SSF e PSSFusando 10% CAB-OH apresentaram a maioreficiÃncia (98%)e rendimento global em etanol do estudo (40gEtanol/KgCAB).Posteriormente, foram realizadas estratÃgias de alimentaÃÃo, em conjunto com processos SSF, de forma a eliminar efeitos inibitÃrios presentes em processos em batelada com elevadas cargas de sÃlidos. Foram avaliadas estratÃgias de alimentaÃÃo de substrato: duas com carga inicial de 10% e atingindo 20% (uma com duas alimentaÃÃes e outra com quatro) e uma com carga inicial de 15% e final de 25% (quatro alimentaÃÃes). Todos os processos, exceto os de carga de 7,5%, apresentaram %Vetanol/VsoluÃÃo acima de 4% e os processos em batelada alimentada atingiram a maior produÃÃo de etanol do estudo(68g/L). Os processos com carga inicial de 10 % e final de 20 % apresentaram uma maior eficiÃncia (81 %), porÃm o processo que apresentou maior produtividade foi com carga inicial de 15% e final de 25% (2,4 g/L.h), e tambÃm rendimento global em etanol elevado (32 gEtanol/KgCAB), de forma que esse foi o processo com melhores resultados do presente estudo. Com isso, o CAB-OH se mostrou um substrato promissor para a produÃÃo de etanol por processos SSF e PSSF, conduzidosem batelada e batelada alimentada, utilizando elevadas cargas de sÃlidos.In this work was studied ethanol production from cashew apple bagasse after acid followed by alkali pretreatment (CAB-OH) using theSimultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) processes. In SSF process was utilized the yeast Kluyveromycesmarxianus ATCC36907and the enzymatic complex Celluclast1.5L (30 FPU.gcellulose-1). The assays were conducted in 250mL Erlenmeyer flasks with 100mL of culture medium (sodium citrate buffer 50mM pH 4.8, supplemented with yeast extract 1 g/L and ammonium sulfate 1 g/L and the desired bagasse concentration in %w/v), the initial cells concentration was 5 g/L, the temperature was 40ÂC and 150rpm of rotation. First, a batch process was performed to evaluate the enzymatic supplementation of culture medium with cellobiase (NS50010-Novozymes) with an activity of 60 CBU.gcellulose-1. The supplemented process with cellobiase had the highest ethanol production (30 g/L) and ethanol efficiency (93%) than the non-supplemented and the subsequent studies were performed with supplementation. After, was realized the evaluation of CAB-OH load (7.5, 10, 15 e 20%w/V) in processes with (PSSF) and without pre-saccharification (SSF). The highest ethanol production corresponded to SSF processes with bagasse load of 15%, this being also the highest productivity, and PSSF with bagasse concentration of 20% and these processes were statistic similar within the standard deviation of the samples in relation to ethanol production. However, the SSF and PSSF processes with 10% of dry matter had the highest efficiency (98%) and yield feedstock in ethanol of study (32gEthanol/KgCAB). After, feeding strategies with SSF processes have been made to eliminate inhibitory effects in batch processes with high loadings of solids. There were evaluated feeding strategies: two with initial CAB-OH load of 10% and 20% in the end (a strategy with two feeds and one with four) and another with initial load of 15% and final of 25% (with four feeds). All processes, with the exception of 7.5% load, had %VethanolVsolution-1 above 4% and the fed batch processes reached a similar ethanol production (68 g/L), towering in 17% the ethanol concentration compared to batch process with load of 20%. All processes, with the exception of 7.5 % load, had %Vethanol/Vsolution above 4% and the fed batch processes reached the highest ethanol production of study (68 g/L). The processes with initial load of 10 % and final of 20 % reached a higher efficiency (81 %), but the process that reached the highest productivity was the process with the initial load of 15 % and final of 25 % (2,4 g/L.h), and high ethanol global yield too (32 gEthanol/KgCAB), so this process achieved the best results of present study. Based on the results presented, CAB-OH showed a promising substrate for ethanol production by SSF and PSSF processes, conducted by batch and fed batch method, using high loadings of solids.
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Fonseca, Gabriel de Castro. "Modelagem e simulação de uma destilaria autônoma de produção de etanol de primeira geração (E1G)." Universidade Federal de São Carlos, 2014. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4136.
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Previous issue date: 2014-03-24Financiadora de Estudos e Projetos
Most of the operations in an autonomous distillery for production of ethanol are carried on in a continuous fashion. The fermentation stage, however, may be projected to work either continously or semicontinuously. The steady-sate continuous operation (after the start-up) may be easily coupled to other unit operations of the process. On the other hand, in the semicountinuous operation, each fermentation vat operates in unsteady state, thus it is necessary to design a set of vats that enables the coupling between the fermentation and the process, which may be challenging. This study intended to implement mathematical models in EMSO process simulator of both industrial configurations of the fermentation process: a system of six parallel fed-batch bioreactors and a system of four continuous steady-state bioreactors in series. The process was modeled at macroscopic level based on the material balances for cells, substrate and product. Kinectic models accounting for product and substrate inhibition were used. Both configurations were added to a previously built model of a complete autonomous distillery in which the fermentation stage was represented by a stoichiometric conversion model. In the fed-batch process, due to the solution of mass and energy balances in the fermenters, it was possible to observe the temporal evolution of variables such as the concentrations of yeast, sugar and ethanol in their interiors, the volume of solution in each fermenter and the rate of heat removal needed in order to keep the fermenters temperatures constant. The simulated autonomous distillery processes 500 t/h of cane with varying levels of sucrose. For a content of 13% sucrose, 338.0 t/h of centrifugated wine were obtained in the continuous operation, containing 8.3% by weight of ethanol, which resulted in the production of 30.1 t/h of hydrate ethanol containing 93.5% ethyl alcohol in weight. In fed-batch operation, 417.5 t/h of centrifugated wine (6.3% ethanol by weight), which resulted in 27.9 t/h of hydrous ethanol (93.5% by mass). In both configurations, simulations were performed to evaluate the influence of the sucrose content in the process input (11 to 15% by weight of sucrose) over the process response. The results of these simulations were compared to those obtained for the model of stoichiometric conversion under the same conditions. Regarding the three evaluated configurations for the fermentation stage, it was observed that the model of stoichiometric conversion can be properly employed in the simulations, being mostly suitable for optimization studies of the autonomous distillery with semicontinuous operation due to its fast convergence. However, it is worth mentioning that the inhibitory effects are not reproduced in the fermentation step for this model, thus preliminary studies should be performed using the mathematical model implemented in continuous or discontinuous configuration.
Na produção de etanol a maioria das operações realizadas em uma destilaria autônoma e conduzida de forma continua. A etapa de fermentação, contudo, pode ser projetada para operar de forma continua ou semi-contínua. A operação continua em estado estacionário (após a partida do processo) pode ser facilmente acoplada as outras operações unitarias do processo. Por outro lado, na operação semi-contínua, cada dorna de fermentação opera em estado não estacionário, havendo a necessidade de se projetar um conjunto de dornas para que a etapa de fermentação seja acoplada ao processo, o que pode ser complicado. Este trabalho teve como objetivo implementar no simulador de processos EMSO modelos matemáticos das duas configurações industriais da etapa de fermentação: um sistema de fermentação composto por seis biorreatores em que cada dorna opera no modo batelada alimentada e um sistema composto por quatro biorreatores em serie operados em regime permanente. O processo foi modelado em nível macroscópico com base nas equações de balanço material para células, substrato e produto. Modelos cinéticos que levam em consideração inibição pelo substrato e pelo produto foram utilizados. As duas configurações foram adicionadas a um modelo de destilaria autônoma desenvolvido previamente no simulador EMSO, no qual a etapa de fermentação era representada por modelo baseado na conversão estequiométrica. No processo descontinuo, a solução dos balanços de massa e energia nos fermentadores tornaram possível observar a evolução temporal dos valores de variáveis como as concentrações de levedura, açúcar e etanol em seus interiores, o volume de solução nos fermentadores e a taxa de remoção de calor necessária para manter suas temperaturas constantes. A destilaria autônoma simulada processa 500 t/h de cana-de-açúcar com teores de sacarose variáveis. Para um teor de 13% de sacarose, foram obtidos 338,0 t/h de vinho delevedurado na operação continua com 8,3% em massa de etanol, que resultaram na produção de 30,1 t/h de etanol hidratado com 93,5% de álcool etílico em massa. Na operação descontinua foram obtidos 417,5 t/h de vinho delevedurado (6,3% de etanol em massa), que resultaram em 27,9 t/h de etanol hidratado (93,5% em massa). Nas duas configurações implementadas foram realizadas simulações para avaliar a influencia do teor de sacarose (11 a 15% em massa de sacarose) na entrada do processo na resposta do processo. Os resultados dessas simulações foram comparados vi com os obtidos para o modelo de conversão estequiométrica nas mesmas condições. Em relação as três configurações avaliadas na etapa de fermentação concluiu-se que o modelo de conversão estequiométrica pode ser empregado nas simulações, sendo principalmente indicado para estudos de otimização da destilaria autônoma com operação semi-contínua, pois tem convergência mais rápida. Contudo, vale lembrar que os efeitos de inibição não são reproduzidos na etapa de fermentação por este modelo, devendo estudos preliminares serem realizados empregando o modelo matemático implementado na configuração continua ou descontinua.
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Delabona, Priscila da Silva. "Bioprospecção de fungos produtores de celulases da região amazônica para a produção de etanol celulósico." Universidade Federal de São Carlos, 2011. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/6988.
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Previous issue date: 2011-03-14Financiadora de Estudos e Projetos
Prospecting for cellulose-producing fungi is one of the possible strategies for obtaining the necessary enzymes to hydrolyze the lignocellulosic material and to contribute to the viability of cellulosic ethanol production. Among the different biomes, the Amazon represents a potential source of cellulolytic fungi due to its unique soil and climatic conditions that favor the continued degradation of the biomass of the forest undergrowth. In this context, the objective of this study was the isolation and selection of fungi producing complex cellulase present in the Amazon biome with high efficiency through the process of solid-state fermentation (SSF) of 100 soil samples collected at 50 different points of Reserve Embrapa Eastern Amazon, in Belém - PA. After isolation of fungi, a total of 110, they were transferred to plates containing crystalline cellulose (Avicel) as sole carbon source for selection. Of these 110, 10 fungi were selected that showed the highest growth. The selected strains were grown at 35 ° C for 120 hours in SSF, using as a substrate for a first selection of strains producing endoglucanases, wheat bran with 60 % humidity. The two fungi had higher enzyme production in wheat bran, Aspergillus fumigatus (P40M2) and Aspergillus niger (P47C3) were evaluated in several other substrates, with different percentage of humidity. In these other substrates, has also evaluated the production of endoglucanases, Fpase, xylanase and β- glucosidase.The fungus Aspergillus fumigatus P40M2 showed, in general, the best production of these enzymes. So, finally, the enzymes produced by Aspergillus fumigatus P40M2 were characterized optimum pH, optimum temperature and thermal stability, and their bands of activities identified by electrophoresis (zymograms). The extract obtained by the fungus is characteristic thermophilic and acidophilic being very important for hydrolysis of biomass to ethanol production.
A prospecção de fungos produtores de celulases é uma das possíveis estratégias para a obtenção das enzimas necessárias para hidrolisar o material lignocelulósico e com isso contribuir para a viabilização da produção de etanol celulósico. Dentre os diferentes biomas do país, o Amazônico representa uma fonte em potencial de fungos celulolíticos devido as suas condições edafoclimáticas peculiares que propiciam a constante degradação da biomassa rasteira da floresta. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi realizar o isolamento e a seleção de fungos produtores do complexo de celulases presentes no Bioma Amazônico com alta eficiência por meio do processo de fermentação em estado sólido (FES) de 100 amostras de solo coletados em 50 pontos diferentes da Reserva Embrapa Amazônia Oriental, na cidade de Belém PA. Após o isolamento dos fungos, um total de 110, eles foram transferidos para placas contendo celulose cristalina (Avicel) como única fonte de carbono para avaliação e seleção quanto a sua produção de celulase. Desses 110, foram selecionados os 10 fungos que apresentaram maior crescimento. As linhagens selecionadas foram cultivadas a 35°C, por 120 horas em FES, utilizando como substrato, para uma primeira seleção de linhagens produtoras de endoglucanases, o farelo de trigo com 60 % de umidade. Os dois fungos que obtiveram maior produção enzimática no farelo de trigo, o Aspergillus fumigatus P40M2 e o Aspergillus niger P47C3, foram avaliados em diversos outros substratos, com diferentes percentuais de umidade. Nestes outros substratos, além da avaliação quanto a produção de endoglucanases, essas linhagens também foram avaliadas quanto a produção de xilanase, FPase e β- glicosidase. Dessas duas linhagens, o Aspergillus fumigatus P40M2 foi o que apresentou, de maneira geral, a melhor produção dessas enzimas. Assim, por fim, as enzimas produzidas pelo Aspergillus fumigatus P40M2 foram caracterizadas quanto ao pH ótimo, temperatura ótima e estabilidade térmica, e suas bandas de atividades identificadas por eletroforese (zimograma).O extrato obtido pelo fungo apresentou características termofílicas e acidofílicas sendo muito importantes para hidrólise da biomassa visando a produção de etanol.
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Carli, Chanel Moacyr de. "Hidrólise e fermentação do bagaço de cana-de-açúcar em escala de bancada para produção de etanol 2G." Universidade Federal de São Carlos, 2011. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4082.
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Previous issue date: 2011-08-26The objective of this work was to evaluate the hydrolysis and alcoholic fermentation stages of the sugar cane bagasse (SCB) for second generation ethanol production (2G). Hydrolysis experiments were carried out employing 8%, 10%, 15% and 20% (m/v) solid loads. Samples of in natura SCB and steam exploded SCB were submitted to different pretreatment sequences: water + 4.0% NaOH solution; 1.0% H2SO4 solution + 4.0% NaOH 4%; 1.0% H2SO4 solution + 7.0% NaOH solution; 7.0% NaOH solution; aqueous ammonia; water. Pretreated bagasse was characterized (chemical analysis and SEM) and the mass yield of each sequence was evaluated. This material was employed in hydrolysis experiments using different enzyme loads (33, 65 and 98 FPU/g-cellulose). Three different configurations were evaluated: SHF Separated Saccharification and Fermentation, SSF Simultaneous Hydrolysis and Fermentation, and FB Fed-Batch. In these experiments it was employed Accelerase 1500 enzymatic extract (Genencor). Concerning cellulose loss, SCB pretreated with water and 4.0% of NaOH solution presented the best result (23.9%). For this case, the hemicellulose and ligning removal was 73.7% and 79.1%, respectively. For the others pretreatment sequences the hemicellulose and lignin removal range from 72.3 to 92.2%. For lignin removal the values range from 60.0 and 88.9%. Experiments employing high solid load (20%) resulting in a more concentrated hydrolyzed (ca. 110 g/L). In this experiment it was achieved 64% of cellulose to glucose conversion in 34 hour. The fermentation experiments were carried out employing Saccharomyces cerevisiae yeast (lyophilized commercial). The yield ranges from 75 to 94%. Experiment conducted in the SSF configuration achieved 86.5% of cellulose to ethanol conversion in 14 hours. Experiment carried out in SHF configuration achieved 63.2% of cellulose to ethanol conversion in 37 hours. Experiments carried out in FB configuration reached larger amount of glucose with the same enzyme load employed in batch experiment and at the same time.
O objetivo deste trabalho foi avaliar as etapas de hidrolise enzimatica e fermentacao do caldo hidrolitico do bagaco de cana-de-acucar (BCA) para producao de etanol de segunda geracao (2G). Foram realizados experimentos de hidrolise enzimatica empregando cargas de solidos de 8%, 10%, 15% e 20% (m/v). Amostras de BCA innatura e explodido a vapor foram submetidas a diferentes sequencias de pretratamentos: agua + solucao de NaOH 4%; solucao de H2SO4 1% + solucao de NaOH 4%; solucao de H2SO4 1% + solucao de NaOH 7%; solucao NaOH 7%; amonia aquosa 15%; agua. As amostras de bagaco foram caracterizadas quimica e estruturalmente (MEV). Os rendimentos em cada sequencia de pre-tratamento foram calculados. O material pre-tratado foi submetido a experimento de hidrolise enzimatica com diferentes cargas de enzimas (33, 65 e 98 FPU/g de celulose) e configuracoes (SHF Separated Hydrolysis and Fermentation, SSF Simultaneous Saccharification and Fermentation, e BA Batelada Alimentada). Nestes experimentos foi utilizado extrato enzimatico Accelerase 1500 (Genencor). Na etapa de pre-tratamento a amostra de BCA in natura pre-tratada com agua e solucao de NaOH 4% obteve a menor perda de celulose (23,9%). A remocao de hemicelulose e lignina foi de 73,7% e 79,1%, respectivamente. As demais sequencias de pretratamento obtiveram valores de remocao de hemicelulose entre 72,3% a 92,2% e de remocao de lignina entre 60,0% a 88,9%. Hidrolises realizadas com alta carga de solido (20%) apresentaram um hidrolisado mais concentrado em glicose (ca. 110 g/l), obtendo-se 64% de conversao em 34 horas. Apos a etapa de hidrolise seguiuse a etapa fermentacao. Esses experimentos foram realizados com a levedura Saccharomyces cerevisiae (liofilizado comercial) obtendo-se rendimentos na faixa de 75 a 94%. Experimento realizado na configuracao SSF atingiu 86,5% de conversao de celulose a etanol em 14 horas de experimento. Experimento na configuracao SHF obteve 63,2% de conversao de celulose a etanol em 37 horas. Experimento em BA obteve maior massa de glicose com a mesma quantidade de enzima utilizada no experimento em batelada e no mesmo tempo.
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Ravaneli, Gisele Cristina [UNESP]. "Qualidade da matéria-prima, microbiota fermentativa e produção de etanol sob ataque de Mahanarva fimbriolata em cana-de-açúcar." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2010. http://hdl.handle.net/11449/103921.
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ravaneli_gc_dr_jabo.pdf: 1780303 bytes, checksum: 55f28d561e80d687e880e07b7df558ea (MD5)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
A cigarrinha-das-raízes tornou-se importante praga da cana-de-açúcar na região Centro-Sul do Brasil devido à expansão das áreas de colheita de cana sem queima, que deixa sobre o solo uma camada de palha que proporciona condições ideais para a sobrevivência das ninfas. Pesquisas recentes indicam que a praga pode causar perdas de produção e reduzir a qualidade tecnológica da matéria-prima destinada ao processamento industrial. A presente pesquisa tem como objetivo estudar a influência dos danos promovidos pela cigarrinha-das-raízes em cana-de-açúcar sobre a qualidade da matéria-prima destinada ao processamento, estabilidade das leveduras, desempenho fermentativo, e produção de etanol. Verificou-se que o ataque da praga interfere negativamente na qualidade da matéria-prima, reduzindo a Pol e os Açúcares Redutores Totais do caldo e aumentando a acidez total, volátil, ácido lático e os compostos fenólicos totais do caldo. Também constatou-se que o processo de clarificação do caldo não remove totalmente os compostos fenólicos. Observou-se interferência do ataque da praga sobre a microbiota presente no processo fermentativo, com reduções significativas na viabilidade celular e de brotos e no índice de brotamento das leveduras, e aumento da contaminação bacteriana, resultando em vinhos com menores teores alcoólicos e menor eficiência da fermentação.
Spittlebug has became a key pest of sugarcane in Brazil because the moisture and temperature conditions provided by the litter left on the field after harvesting without previous burn are favorable to the development of pest nymphs. Recent studies indicate that pest attack cause yield losses and reduces cane quality and industrial processing. This research was conducted to determine the effects of M. fimbriolata damage levels in sugarcane on cane quality, yeast stability, fermentative process and ethanol production. Spittlebug attack negatively affected cane quality, Sucrose content, Total Reducing Sugars and juice purity were lower and total, volatile acidity and lactic acid contents and phenolic compounds were higher at higher damage levels. Also, we observed that the clarification process does not remove totally phenolic compounds of juice. Pest attack also affected microorganisms in fermentation process, reducing yeasts cell and bud viabillty. There was an increase in bacterial contamination, resulting in wines with lower alcohol content and fermentation efficiency.
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Galassi, Gabriel Ramos. "Estudo do processo fermentativo continuo para produção de etanol utilizando celulas auto-imobilizadas em reatores tipo torres." [s.n.], 2007. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266206.
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Orientador: Silvio Roberto AndriettaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
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Resumo: Este trabalho tem por objetivo a realização de um estudo aprofundado do processo de fermentação alcoólica contínua em que são utilizados reatores tubulares tipo torre e células auto-imobilizadas. Buscou-se nesse projeto a seleção entre quatro cepas com características floculantes e perfis metabólicos adequados ao trabalho em tais reatores. O anseio por melhorias no sistema de fermentação contínua com células auto-imobilizadas se dá em função da busca por métodos com reduzido custo de produção do etanol, o que ocorre nesse sistema, onde inexiste a necessidade da utilização de unidades de separação de células (centrifugas), reduzindo assim em torno de 15% o custo final do preço do produto acabado. As linhagens utilizadas foram quatro cepas do gênero Saccharomyces cerevisiae com características floculantes e formadoras de partículas esféricas (pellets) quando cultivadas em mesa agitadora circulatória. Duas dessas cepas selecionadas foram obtidas da unidade de fermentação industrial da Usina Junqueira (Igarapava/SP), isoladas durante a safra de janeiro de 2000, são elas as cepas JU C2 e JU C4, outras duas cepas foram obtidas através de recentes isolamentos no Departamento de Biotecnologia e Processos do CPQBA/Unicamp, cepas G1 e G2. No processo de otimização foram utilizados dois reatores tubulares em série, um primeiro reator (R1) recebia um substrato concentrado de sacarose, diluído em linha visando atingir concentrações pré-determinadas para o uso nos experimentos e um segundo reator (R2) que recebia o efluente (vinho fermentado) proveniente de R1. Foram realizados quatro experimentos, cada qual com uma linhagem diferente. Os experimentos tiveram entre 20 a 25 dias de duração cada, porém, para fins de padronização foram selecionados 12 dias de ensaios. Durante os experimentos, diferentes vazões de alimentação aos reatores foram testadas, estas alternaram de forma crescente entre 1,2; 1,5; 1,8 e 2,1 L/h de substrato. Amostras foram retiradas do sistema e analisadas quanto à quantidade de sólidos solúveis, quantidade de ART, etanol produzido e vazão real do sistema. Ao término de cada experimento foram realizadas análises de cariotipagem, potencial de floculação por absorbância e determinação da floculação pela expressão dos genes FLO5 e FLO10. De forma geral, todas as linhagens estudadas mostraram-se hábeis ao trabalho em biorreatores fluidizados, desde que sejam respeitados seus limites metabólicos atuando nesse tipo de reatores. As linhagens JU C4 e G1 sobressaíram-se entre as demais pelo comportamento flexível e adaptável diante das situações impostas ao longo do projeto. Foram capazes de formar leitos celulares estáveis e com bom desempenho na conversão de açúcares á etanol. As linhagens JU C2 e G2 apresentaram também bons resultados na produção de etanol, no entanto, seus perfis como linhagens floculantes exigem uma maior cautela na utilização das mesmas em processos fermentativos. JU C2 com baixo poder floculante, formando por vezes leitos pouco estáveis e G2 com grande poder floculante, formando por vezes leitos compactos com canais preferenciais de passagem de substrato
Abstract: using flocculation yeasts of Saccharomyces cerevisiae in fixed bed tower reactors for ethanol production. We sought, through this job, the selection between four flocculent yeasts strains with appropriate metabolic profile to work in this kind of reactor. The selected yeasts strains present strong flocculent characteristics and there is no need to use cell separation unity (centrifuge) after the fermentation process reducing around 15% the costs of ethanol production. Two of these strains, JU C2 and JU C4, were collected from an industrial fermentation unity at Usina Junqueira (Igarapava/SP) during the crop of 2000. The other two strains, G1 and G2, were collected from CPQBA/Unicamp. In the operational optimization were used two fixed bed type tower reactors connected in series, a first one (R1) receive a concentrated sucrose medium diluted in line for reach predetermined concentrations and a second one (R2), that receive fermented wine from the first (R1). The fermentations experiments had between 20 or 25 days, but for standardization of the work 12 days of assays were selected. During the experiments, different feed outflow were tested in the reactors, these had been alternated in a increasing way between 1,2; 1,5; 1,8 and 2,1 L/h of medium. Samples were collected from the system and analyzed the amount of soluble solids, amount of reducing sugars, ethanol and real outflow of the system. In the ending of each experiment were analyzed the karyotyping profile and flocculating potential by absorbance method and expression of the FLO1 and FLO10 genes. The results confirm that all the studied strains are able to work in fluidized bioreactors since their metabolic limits where respected. The best results were obtained with JU C4 and G1 strains. They show a flexible and adaptable behavior ahead the tested situations in this job. They were capable to form steady beds and demonstrate good performance in sugar conversion to ethanol. The other strains, JU C2 and G2, showed nice results in the production of ethanol, however their flocculent profiles demand caution when used in fermentation processes. JU C2 has a low flocculent power forming sometimes unstable cell beds and G2 has a high flocculent power forming sometimes compact cell beds with preferential channels of medium passage
Mestrado
Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos
Mestre em Engenharia Química