Desenvolvimento de processo de produção de etanol a partir de milho: utilizando aerobiose para multiplicação celular, fermentação com alto teor alcoólico e reciclo celular (2024)
- Authors:
- Autor USP: OLIVEIRA, MATHEUS RIBEIRO BARBOSA - ESALQ
- Unidade: ESALQ
- Sigla do Departamento: LAN
- DOI: 10.11606/T.11.2024.tde-10122024-151500
- Subjects: AEROBIOSE; BIOCOMBUSTÍVEIS; CÉLULAS; ETANOL; FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA; LEVEDURAS; MILHO; SACCHAROMYCES
- Keywords: Crescimento celular
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Nos últimos anos, a indústria de etanol de milho no Brasil vem crescendo de forma acentuada. Esse crescimento é impulsionado pelos compromissos internacionais assumidos pelo Brasil na Conferência de Paris sobre Mudança Climática de 2015 (COP21), que exigem a produção de bioenergia mais eficiente e sustentável na matriz energética nacional. Para suprir esse aumento na produção de etanol de milho será necessário aumentar unidades industriais assim como a aprimorar tecnologias para aumentar a eficiência do processo. Dessa forma, o presente trabalho procurou contribuir por meio de alternativas para aperfeiçoar o processo de produção do etanol nas usinas. Esta pesquisa visou contribuir com estudos em duas áreas principais: 1) o estudo investigou como a aeração pode aumentar a produção de biomassa de levedura por unidade de carboidrato contido no substrato, o que pode proporcionar uma fonte alternativa de receita para a indústria de etanol de milho. 2) a pesquisa avaliou como a suplementação com sílica 500 mg L-1 e vitaminas em conjunto com aeração (0,2 v v-1 min-1) concentrações de etanol com reciclo celular, visando elevar a produtividade e o rendimento nas usinas. Para isso, inicialmente, foi realizado o crescimento celular por aerobiose da levedura Saccharomyces cerevisiae Thermosacc Dry®; em sistema de batelada alimentada sob diferentes níveis de aeração (0,5 1,0 e 1,5 v v-1 min-1). Nesse estudo foi possível verificar que leveduras cultivadas com aeraçãode 0,5 v v-1 no reator apresentaram maior formação de biomassa e rendimento celular e menor formação de ácidos orgânicos que as leveduras cultivadas em níveis de aeração de 1,0 e 1,5 v v-1 min-1 no reator. Além disso, o estudo demostrou que a adoção do processo de produção por aerobiose da levedura traz diversos benefícios para usina. Esses benefícios incluem o aumento da produção de levedura por unidade substrato consumido e a utilização da levedura para compor o DDG. Essa otimização permite utilizar essa levedura adicionalmente produzida para aumentar a produção de etanol e melhorar o teor de proteína de grãos secos de destilaria (DDG), produzindo assim um coproduto com maior valor de mercado. Após o processo de crescimento celular por aerobiose as leveduras crescidas em 0,5 v v-1 min-1 de aeração no reator foram utilizadas para realizar a fermentação com alto teor alcoólico em batelada alimentada e realizando o processo de reciclagem do fermento ao longo de 5 ciclos consecutivos. Nesse estudo foi observado que suplementação do meio fermentativo com sílica 500 mg L-1, contribuiu para proteger as células de levedura, minimizando os estresses que as leveduras sofrem durante o processo fermentação com alto teor alcoólico ao longo dos 5 ciclos fermentativos. Essa proteção resultou em altos índices de viabilidade celular, alcançando 89,2%, e rendimento fermentativo de 84,4%. O estudo também explorou a possibilidade de suplementar o mesmo mosto com vitaminasjuntamente com aeração (0,2 v v-1 min-1 como um recurso alternativo para sustentar o rendimento fermentativo em vez da adição de sílica. Contudo a suplementação do meio fermentativo com vitaminas em conjunto com a aeração a uma taxa de 0,2 (v v-1 min-1) proporcionou o desvio de parte dos açúcares redutores totais disponíveis para aumentar a produção de biomassa celular em 27,3%, em vez de convertê-los em etanol resultando em menor rendimento fermentativo (81,3%). Conclui-se que utilizando a sílica 500 mg L-1 ajudou a proteger as células das leveduras do estresse causado pelo etanol ao longo dos ciclos 9 fermentativos, resultando em maiores rendimentos fermentativos. Enquanto a utilização das vitaminas em conjunto com a aeração contribuiu para aumentar a produção de biomassa celular o que resultou em menor conversão de açúcar em álcool
- Imprenta:
- Publisher place: Piracicaba
- Date published: 2024
- Data da defesa: 11.10.2024
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
OLIVEIRA, Matheus Ribeiro Barbosa. Desenvolvimento de processo de produção de etanol a partir de milho: utilizando aerobiose para multiplicação celular, fermentação com alto teor alcoólico e reciclo celular. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2024. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-10122024-151500/. Acesso em: 01 abr. 2026. -
APA
Oliveira, M. R. B. (2024). Desenvolvimento de processo de produção de etanol a partir de milho: utilizando aerobiose para multiplicação celular, fermentação com alto teor alcoólico e reciclo celular (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-10122024-151500/ -
NLM
Oliveira MRB. Desenvolvimento de processo de produção de etanol a partir de milho: utilizando aerobiose para multiplicação celular, fermentação com alto teor alcoólico e reciclo celular [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 01 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-10122024-151500/ -
Vancouver
Oliveira MRB. Desenvolvimento de processo de produção de etanol a partir de milho: utilizando aerobiose para multiplicação celular, fermentação com alto teor alcoólico e reciclo celular [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 01 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-10122024-151500/ - Efeito protetor da sílica ativada na adaptação de Saccharomyces cerevisiae em fermentações com altos teores alcoólicos
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