Estudo cinético da fermentação alcoólica de mel invertido e mel invertido e clarificado

Abstract

RESUMO: Desde o início do século XX, o Brasil já usava o álcool produzido, a partir da cana-de-açúcar, como fonte de energia alternativa. Em 1931, o etanol de cana passou a ser oficialmente misturado à gasolina, que era importada. Apenas em 1975, com o lançamento do Proálcool, que o governo criou as condições necessárias para uso de bicombustíveis. Neste contexto e movido pelo interesse industrial o presente trabalho tem por objetivo, o estudo cinético das fermentações utilizando mel invertido não clarificado e mel invertido clarificado de cana-de-açúcar, comparando o rendimento do álcool e o consumo de açúcares, em regimes descontínuos e descontínuos alimentados, com ou sem a clarificação prévia do mel. Assim, também se avaliaram os diferentes agentes de clarificação, diferentes regimes de operações, comportamento celular em alta concentração inicial de inóculo, bem como algumas variáveis que afetam os parâmetros cinéticos. Além das velocidades específicas e volumétricas, bem como os fatores de conversão e rendimento do substrato e do produto principal formado, o etanol. Também se verificou a variação do pH, e o desprendimento de gás carbônico durante as fermentações. Utilizou-se a levedura Saccharomyces cerevisiae como inóculo, com concentrações celulares inicial variando entre 10g/L e 20g/L em massa seca. Todos os ensaios foram realizados em banho térmico a 32ºC, sem controle sob o pH inicial. Utilizou-se, biorreatores, na forma kitassatos, com volume útil de até um litro. As concentrações iniciais de substrato estudadas se situaram na faixa de 20 g/L a 150 g/L, de açúcares redutores (AR), tanto em meios constituídos de méis invertidos e não clarificados, por ação da enzima Invertase, quanto em meios constituídos de méis invertidos e clarificados por polímero aniônico de alumínio (PAC). Nos ensaios realizados, coletaram-se amostras, em tempos pré-determinado, e procederam-se as análises das concentrações de Açúcares Redutores (AR), de Etanol (P) e das Células (X) respectivamente pelos métodos, DNS, de micro destilação, seguida de análise em cromatografia gasosa e de espectrofotometria. Com isso foi possível analisar as velocidades de consumo do substrato, produção de etanol, bem como os fatores de conversão do substrato em produto (YP/S). Dos diversos ensaios realizados, observou-se rendimentos máximos da ordem de (72% a 78% do rendimento teórico) para os ensaios descontínuos com mel invertido e de até 84%, para os ensaios com meios constituídos de méis invertidos e clarificados. Já para os ensaios conduzidos de maneira descontínuos alimentado, obtiveram-se resultados de até, 94%, do rendimento teórico com méis invertidos e clarificados. Podendo assim concluir que os procedimentos experimentais adotados, tanto de clarificação quanto na maneira de se conduzir o processo fermentativo, possibilitaram uma melhoria no rendimento alcoólico em escala laboratorial

ABSTRACT: Since the beginning of the 20th century, Brazil had already used alcohol produced from sugar cane as an alternative energy source. In 1931, cane ethanol was officially mixed with gasoline, which was imported. Only in 1975, with the launch of Proálcool, that the government created the necessary conditions for the use of biofuels. In this context, the objective of this study was to study the kinetics of fermentations using inverted honey and clarified inverted honey from sugarcane, comparing the yield of alcohol and the consumption of sugars in discontinuous and discontinuous regimes fed, with and without prior clarification of honey. Thus, different clarification agents, different operating regimes, cellular behavior at high initial concentration of inoculum, as well as some variables that affect kinetic parameters were also evaluated. In addition to the specific and volumetric speeds. As well as the conversion factors and yield of the substrate and the main product formed, ethanol. Also the variation of the pH, and the evolution of carbonic gas during the fermentations were verified. Saccharomyces cerevisiae yeast was used as the inoculum, with initial cell concentrations ranging from 10 g/L to 20 g/L in dry mass. All the tests were performed in a thermal bath at 32ºC, without control under the initial pH. Bioreactors were used in the kitassate form with a useful volume of up to one liter. The initial concentrations of substrate studied were in the range of 20 g/L to 150 g/L, reducing sugars (RA), both in media constituted of inverted and unclarified honeys by the enzyme Invertase, as well as in media consisting of inverted and clarified by anionic aluminum polymer (PAC). In the experiments, samples were collected at predetermined times and the concentrations of Reducing Sugars (RA), Ethanol (P) and Cells (X) respectively were analyzed by the methods, DNS, micro distillation, followed by analysis in gas chromatography and spectrophotometry. With this, it was possible to analyze the substrate consumption rates, ethanol production, as well as the conversion factors of the substrate into product (YP/S). From the various tests performed, maximum yields of the order of (72% to 78% of theoretical yield) were observed for the discontinuous tests with inverted honey and up to 84% for the tests with means constituted of clarified inverted honeys. Already for the discontinuously conducted experiments fed, results of up to 94% of the theoretical yield with clarified inverted honey were obtained. Thus, it was concluded that the experimental procedures adopted, both for clarification and the way of conducting the fermentation process, allowed an improvement in the alcoholic yield on a laboratory scale