Relação entre a concentração dos compostos fenólicos do mosto e a eficiência da fermentação alcoólica por subprodutos em processo contínuo

The objective of this work was to evaluate the relationship between phenolic compounds and alcoholic fermentation efficiency. The yield of sugarcanebyproducts (glycerol, acidity, and biomass) was determined in a continuous process at SaoManoel Sugarcane Mill, (Sao Paulo, Brazil) during the 2011/2012 harvest period. The Saccharomyces cerevisiae strain used as inoculum was the CAT-1. During the harvest, the endogenous yeast outcompeted the selected strain, hence eliminating it from the process. This research consists of a case of study on the ethanol production facility. FolinCiocauteau and methylene blue method was used to assess phenolic compounds. The efficiencyof the byproducts generated during the fermentation processwas calculated. Statistics analyses were carried out using Pearson correlation and its significance, by thet-test. We concluded that the phenolic compounds within the must could not be correlated to the byproducts’fermentation efficiency calculated during a continuous fermentation process.

Efeitos da concentração dos compostos fenólicos no mosto da fermentação alcoólica

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Bioethanol production from a sub-product of pulping industry

A vida da sociedade atual é dependente dos recursos fósseis, tanto a nível de energia como de materiais. No entanto, tem-se verificado uma redução das reservas destes recursos, ao mesmo tempo que as necessidades da sociedade continuam a aumentar, tornando cada vez mais necessárias, a produção de biocombustíveis e produtos químicos. Atualmente o etanol é produzido industrialmente a partir da cana-de-açúcar e milho, matérias-primas usadas na alimentação humana e animal. Este fato desencadeou o aumento de preços dos alimentos em todo o mundo e, como consequência, provocou uma série de distúrbios sociais. Os subprodutos industriais, recursos independentes das cadeias alimentares, têm-se posicionado como fonte de matérias-primas potenciais para bioprocessamento. Neste sentido, surgem os subprodutos gerados em grande quantidade pela indústria papeleira. Os licores de cozimento da madeira ao sulfito ácido (SSLs) são uma matériaprima promissora, uma vez que durante este processo os polissacarídeos da madeira são hidrolisados originando açúcares fermentáveis. A composição dos SSLs varia consoante o tipo de madeira usada no processo de cozimento (de árvores resinosas, folhosas ou a mistura de ambas). O bioprocessamento do SSL proveniente de folhosas (HSSL) é uma metodologia ainda pouco explorada. O HSSL contém elevadas concentrações de açúcares (35-45 g.L-1), na sua maioria pentoses. A fermentação destes açúcares a bioetanol é ainda um desafio, uma vez que nem todos os microrganismos são capazes de fermentar as pentoses a etanol. De entre as leveduras capazes de fermentar naturalmente as pentoses, destaca-se a Scheffersomyces stipitis, que apresenta uma elevada eficiência de fermentação. No entanto, o HSSL contém também compostos conhecidos por inibirem o crescimento de microrganismos, dificultando assim o seu bioprocessamento. Neste sentido, o principal objetivo deste trabalho foi a produção de bioetanol pela levedura S. stipitis a partir de HSSL, resultante do cozimento ao sulfito ácido da madeira de Eucalyptus globulus. Para alcançar este objetivo, estudaram-se duas estratégias de operação diferentes. Em primeiro lugar estudou-se a bio-desintoxicação do HSSL com o fungo filamentoso Paecilomyces variotii, conhecido por crescer em resíduos industriais. Estudaram-se duas tecnologias fermentativas diferentes para a biodesintoxicação do HSSL: um reator descontínuo e um reator descontínuo sequencial (SBR). A remoção biológica de inibidores do HSSL foi mais eficaz quando se usou o SBR. P. variotii assimilou alguns inibidores microbianos como o ácido acético, o ácido gálico e o pirogalol, entre outros. Após esta desintoxicação, o HSSL foi submetido à fermentação com S. stipitis, na qual foi atingida a concentração máxima de etanol de 2.36 g.L-1 com um rendimento de 0.17 g.g-1. P. variotti, além de desintoxicar o HSSL, também é útil na produção de proteína microbiana (SCP) para a alimentação animal pois, a sua biomassa é rica em proteína. O estudo da produção de SCP por P. variotii foi efetuado num SBR com HSSL sem suplementos e suplementado com sais. A melhor produção de biomassa foi obtida no HSSL sem adição de sais, tendo-se obtido um teor de proteína elevado (82,8%), com uma baixa concentração de DNA (1,1%). A proteína continha 6 aminoácidos essenciais, mostrando potencial para o uso desta SCP na alimentação animal e, eventualmente, em nutrição humana. Assim, a indústria papeleira poderá integrar a produção de bioetanol após a produção SCP e melhorar a sustentabilidade da indústria de pastas. A segunda estratégia consistiu em adaptar a levedura S. stipitis ao HSSL de modo a que esta levedura conseguisse crescer e fermentar o HSSL sem remoção de inibidores. Operou-se um reator contínuo (CSTR) com concentrações crescentes de HSSL, entre 20 % e 60 % (v/v) durante 382 gerações em HSSL, com uma taxa de diluição de 0.20 h-1. A população adaptada, recolhida no final do CSTR (POP), apresentou uma melhoria na fermentação do HSSL (60 %), quando comparada com a estirpe original (PAR). Após esta adaptação, a concentração máxima de etanol obtida foi de 6.93 g.L-1, com um rendimento de 0.26 g.g-1. POP possuía também a capacidade de metabolizar, possivelmente por ativação de vias oxidativas, compostos derivados da lenhina e taninos dissolvidos no HSSL, conhecidos inibidores microbianos. Por fim, verificou-se também que a pré-cultura da levedura em 60 % de HSSL fez com que a estirpe PAR melhorasse o processo fermentativo em HSSL, em comparação com o ensaio sem pré-cultura em HSSL. No entanto, no caso da estirpe POP, o seu metabolismo foi redirecionado para a metabolização dos inibidores sendo que a produção de etanol decresceu.

Damages of spittlebug on sugarcane quality and fermentation process

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Produção de etanol e levana por células de Zymomonas mobilis imobilizadas em alginato

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Qualidade da matéria-prima, microbiota fermentativa e produção de etanol sob ataque de Mahanarva fimbriolata em cana-de-açúcar

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Aporte de energia, composição e eficiência microbiana em bovinos alimentados com feno de capim-marandu e concentrado balanceados para diferentes ganhos de peso e potenciais de fermentação microbiana

Um experimento foi realizado com o objetivo de avaliar o aporte de energia, a composição de bactérias e a eficiência microbiana por tourinhos Santa Gertrudes canulados no rúmen e no duodeno alimentados com dietas compostas de feno de capim-marandu e concentrado. Empregou-se o delineamento em quadrado latino 4 ´ 4, no qual os tratamentos foram concentrados ajustados para ganho de peso corporal (GPC) diário de 0,5 e 1 kg/animal e potencial de fermentação microbiana (y) de 9,5 e 11 g de PB microbiana/MJ energia metabolizável fermentável. Houve diferença para as concentrações de nutrientes digestíveis totais (NDT) e energia metabolizável fermentável (EMFe) ingeridos e para a composição em matéria orgânica e mineral das bactérias ruminais para as dietas ajustadas para diferentes GPC. Houve interação significativa GPC ´ y para a ingestão de NDT como porcentagem do peso corporal e a composição em PB e carboidratos totais das bactérias ruminais. Não foram encontradas diferenças para os potenciais de fermentação microbiana. A eficiência de síntese microbiana também não diferiu entre as dietas e apresentou valores de 12,7 g PB microbiana/100 g NDT e 9,2 g PB microbiana/MJ EMFe. As diferenças encontradas não justificaram o balanceamento dos concentrados para os diferentes potenciais de fermentação microbiana avaliados.

Avaliação da eficiência de métodos rápidos usados para detecção de coliforme totais e coliforme fecais em amostras de água, em comparação com a técnica de fermentação em tubos múltiplos

Pós-graduação em Alimentos e Nutrição - FCFAR

Eficiência do atrativo a base de fermento biológico com diferentes tempos de fermentação na captura de Drosophila suzukii.

Drosophila suzukii é uma espécie nativa da Ásia com elevada capacidade de ocasionar danos em frutos sadios de uma diversidade de espécies vegetais, especialmente nos pequenos frutos. A falta de ferramentas adequadas para o monitoramento é fator limitante no desenvolvimento de métodos de manejo e controle da praga. A utilização de um atrativo a base de fermento biológico, açúcar e água tem se mostrado eficiente e seletivo na captura de D. suzukii em áreas de pequenos frutos. Porém, há necessidade de informações mais precisas sobre o tempo necessário para fermentação do atrativo antes do seu uso no campo. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o tempo de fermentação necessário para uso do atrativo F1 (fermento, açúcar e água) no monitoramento de D. suzukii em pomar de pequenos frutos.

Fermentação alcoólica de hidrolisado de farelo de mandioca usando levedura Saccharomyces cerevisiae álcool resistente

A matriz energética mundial é baseada em fontes fósseis e renováveis. No Brasil, o bioetanol é gerado principalmente a partir da cana-de-açúcar. Resíduos agroindustriais (fontes celulósicas ou amiláceas) despontam como biomassas alternativas à cana-de-açúcar, para aumentar a competitividade deste combustível renovável frente aos de origem fóssil e também favorecer a sustentabilidade e a segurança alimentar e energética, pois são ricos em polissacarídeos não diretamente fermentescíveis, abundantes (problema ambiental) e apresentam baixo valor comercial. O farelo de mandioca é um exemplo de resíduo sólido gerado na produção de fécula (amido) e farinha de mandioca que ainda contém, em média, 75% de amido. Consequentemente, deve ser previamente hidrolisado e posteriormente fermentado por leveduras do gênero Saccharomyces para gerar etanol. O objetivo deste estudo foi produzir bioetanol a partir de hidrolisados enzimáticos de farelo de mandioca, usando levedura álcool resistente (AR). Primeiramente, a concentração de açúcares obtida a partir da hidrólise enzimática foi verificada através de um planejamento fatorial completo (24), com triplicata no ponto central, a fim de investigar a influência dos seguintes fatores na hidrólise: concentração de α-amilase (Termamyl 2X), tempo de liquefação, concentração de glucoamilase (AMG 300L) e o tempo sacarificação. A condição de hidrólise mais favorável foi a do ensaio com 0,517 mL de AMG/g amido, 0,270 mL de Termamyl/g amido, 1h de tempo de liquefação e 2h de tempo de sacarificação. O caldo resultante da condição escolhida alcançou altas concentrações de glicose (160 g/L). Os ensaios de fermentação alcoólica foram realizados em duplicata em biorreator de 3L, em regime de batelada, a 30C, 100 rpm e pH 5,5. Cerca de 3 g/L (massa seca) de uma linhagem de levedura álcool tolerante, Saccharomyces cerevisiae Hansen BY4741, crescida por 12h em meio YEDP (2% de glicose) foram usados como inóculo. O mosto consistiu de um litro de hidrolisado (160 g/L de glicose) fortificado com extrato de levedura (1%) e peptona de carne (1%), além da adição de um antiespumante (Tween 80) na concentração de 0,05% (m/v). Em 30 horas de fermentação, a média da concentração de etanol obtida foi de 65 g/L. A eficiência foi de 87,6% e o rendimento e a produtividade foram 0,448 e 2,16 g/L.h, respectivamente. Os resultados indicaram a aplicabilidade do farelo de mandioca como matéria-prima para a produção de bioetanol

Fermentação alcoólica utilizando líquido da casca de coco verde como fonte de nutrientes

The liquid of the rind of green coconut (LCCV), an effluent stream from the industrial processing of green coconut rind, is rich in sugars and is a suitable feedstock for fermentation. The first step of this study was to evaluate the potential of natural fermentation of LCCV. As the literature did not provide any information about LCCV and due to the difficulty of working with such an organic effluent, the second step was to characterize the LCCV and to develop a synthetic medium to explore its potential as a bioprocess diluent. The third step was to evaluate the influence of initial condensed and hydrolysable tannins on alcoholic fermentation. The last step of this work was divided into several stages: in particular to evaluate (1) the influence of the inoculum, temperature and agitation on the fermentation process, (2) the carbon source and the use of LCCV as diluent, (3) the differences between natural and synthetic fermentation of LCCV, in order to determine the best process conditions. Characterization of LCCV included analyses of the physico-chemical properties as well as the content of DQO, DBO and series of solids. Fermentation was carried out in bench-scale bioreactors using Saccharomyces cerevisiae as inoculum, at a working volume of 5L and using 0.30% of soy oil as antifoam. During fermentations, the effects of different initial sugars concentrations (10 - 20%), yeast concentrations (5 and 7.5%), temperatures (30 - 50°C) and agitation rates (400 and 500 rpm) on pH/sugars profiles and ethanol production were evaluated. The characterization of LCCV demonstrated the complexity and variability of the liquid. The best conditions for ethanol conversion were (1) media containing 15% of sugar; (2) 7.5% yeast inoculum; (3) temperature set point of 40°C and (4) an agitation rate of 500 rpm, which resulted in an ethanol conversion rate of 98% after 6 hours of process. A statistical comparison of results from natural and synthetic fermentation of LCCV showed that both processes are similar

Condições de propagação e revitalização para a produção de etanol pela linhagem IQAr/45-2 da levedura Saccharomyces cerevisiae em fermentação sucessivas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uso de antibióticos convencionais e antimicrobianos a base de lúpulo no controle da infecção bacteriana em fermentação alcoólica

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Efeito de inseticidas na qualidade da cana-de-açúcar e microbiota da fermentação etanólica sob infestação de Sphenophorus levis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Atividade Antimicrobiana de própolis sobre contaminantes da fermentação alcoólica destinada a produção de cachaça

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)