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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.11.2013.tde-19122013-085208
Documento
Autor
Nome completo
Diogo Patrini Cerqueira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2013
Orientador
Banca examinadora
Cruz, Sandra Helena da (Presidente)
Antonini, Sandra Regina Ceccato
Ernandes, José Roberto
Título em português
Fermentação alcoólica de mosto com alta concentração de açúcar
Palavras-chave em português
ACA
Saccharomyces cerevisiae
Sulfato de amônia
Suplementação
Resumo em português
A fermentação de mosto com alta concentração de açúcar (ACA) pode ser utilizada em escala industrial para a produção de etanol combustível. Esta tecnologia apresenta vantagens como a obtenção de níveis mais elevados de etanol e a minimização dos custos de produção, em contraposição apontam novos desafios, como minimizar os efeitos do estresse, osmótico e alcoólico, que as leveduras são submetidas. A suplementação do mosto com fontes nitrogenadas pode aumentar o rendimento de etanol durante a fermentação alcoólica, visto que este elemento desempenha importantes funções na fisiologia da levedura. Para avaliar o efeito da suplementação de mosto ACA, caldo de cana-de-açúcar concentrado a 25°, 30° e 35°Brix e suplementado com sulfato de amônio foi fermentado por linhagens comerciais de levedura, PE-2 e CAT-1, a 30ºC e 60rpm e monitorado por ciclos de 24 horas. Seis ciclos fermentativos foram realizados, mediante o reciclo das células de levedura por centrifugação a 2.000 g por 15 min. Os parâmetros analisados foram o desprendimento de CO2 obtido por avaliação da massa (pesagem em balança analítica); viabilidade celular determinada pelo método de coloração com eritrosina; teor alcoólico determinado em densímetro digital, após destilação da amostra, análise de açúcares totais e residuais por cromatografia de troca iônica e a concentração de nitrogênio assimilável determinada colorimetricamente pelo método da ninidrina, utilizando glicina como padrão. A suplementação dos meios com sulfato de amônio propiciou maiores taxas reprodutivas das leveduras, formando maior biomassa em todas as concentrações de Brix estudadas. Os valores de etanol observados foram superiores nas amostras suplementadas, atingindo um teor acima de 16% (v/v) para a linhagem CAT-1 e acima de 15,5% (v/v) para a linhagem PE-2 no mosto contendo 30°Brix. Entre as linhagens, a CAT-1 foi a que suportou melhor a pressão osmótica do meio e, consequentemente, apresentou produtividade fermentativa superior, atingindo uma produção acima de 5,2g/L/h. A presença da fonte de nitrogênio mostrou ser fundamental para o processo fermentativo, principalmente em mosto ACA, com concentrações mais elevadas de açúcar. A fermentação do mosto com 25°Brix não apresentou o mesmo comportamento.
Título em inglês
Alcoholic fermentation of high sugar concentration wort
Palavras-chave em inglês
Ammonium sulphate
Saccharomyces cerevisiae
Supplementation
VHG
Resumo em inglês
The fermentation of sugar cane wort with a high concentration of sugar (ACA, very high gravity) can be used on an industrial scale for the production of fuel ethanol. This technology has the advantage of achieving higher levels of ethanol and reduction of production costs, although the challenges are to minimize the effects of osmotic and alcohol stress that the yeasts are subjected. Supplementation with nitrogen sources provides important roles in the physiology of yeast and it can increase the yield of ethanol during fermentation. To evaluate the effect of supplementation of ACA wort, juice of sugar cane was concentrated at 25°, 30° and 35°Brix and supplemented with ammonium sulfate. The medium was fermented by commercial yeast strains, PE-2 and CAT-1, at 30° C, with orbital shaking. The process was followed in 24 hours cycles. Six fermentation cycles were performed with the yeast cells recycling. At the end of each cycle, the yeast biomass was separated from liquid fraction by centrifugation at 2,000 g for 15 min. Progress of fermentations was analyzed by measuring CO2 production by evaluating the mass reduction; yeast cell viability by staining method with erythrosine; alcoholic content of distilled sample was determined by densitometry, residual sugars were analyzed by ion exchange chromatography and assimilable nitrogen concentration determined colorimetrically by ninhydrin method, using glycine as standard. The strains PE-2 and CAT-1 with ammonium sulfate reached higher reproductive rates and improved biomass at all sugar concentrations. Higher ethanol production was observed in the supplemented samples, reaching a level above 16% (v/v) for CAT-1 strain and above 15.5% (v/v) for PE-2 strain at 30° Brix concentration. CAT-1 strain showed more tolerance with the high osmotic pressure of the medium and consequently improved productivity fermentation, reaching an ethanol production above 5.2 g/L.h. Nitrogen source proved to play a crucial role in the fermentation process, mainly in ACA wort, however, the same effect was not observed at 25°Brix.
 
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Data de Publicação
2014-01-07
 
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