Produção de etanol em meio sintético com recuperação de fermento entre bateladas sucessivas

Abstract

O estabelecimento de condições para a realização de fermentações em meio sintético em escala de laboratório é uma pesquisa relevante que permite estudar alterações metabólicas e genéticas das leveduras durante os ciclos sucessivos de fermentação. A composição da matéria-prima industrial apresenta alterações constantes e os dados industriais são obtidos sem a precisão e reprodutibilidade dos dados obtidos em pesquisas científicas. Em uma seqüência longa de bateladas repetidas com o reuso de células, a recuperação das células mortas ou a simples perda celular da viabilidade, causadas por morte celular, ou a simples perda de viabilidade causada pelas condições do processo não podem ser ignoradas. Um excesso de biomassa no final do processo indica que a população de leveduras passou por renovação celular. Fermentações descontínuas alimentadas por pulsos decrescentes de sacarose foram utilizadas no presente trabalho. Como o inóculo usado foi muito alto, o crescimento celular foi menor durante a fermentação. O volume final de trabalho dentro do reator, contendo inicialmente todos os componentes exceto sacarose e leite de levedura, atingiu um aumento de 25% no seu depois de 4 horas de alimentação. Devido aos inóculos altos utilizados, um tratamento para recuperação do leite de levedura foi necessário entre os ciclos de fermentação a fim de minimizar as perdas em biomassa e viabilidade. Dados obtidos mostraram que uma redução no tamanho do inóculo levou a perdas em viabilidade. Depois da adição de cada pulso de sacarose, um reajuste do pH do meio para 4,5 foi necessário. Uma solução de água contendo sacarose e extrato de levedo nos permitiu revitalizar o leite de levedura com ganhos em biomassa e viabilidade durante 15 horas de incubação à 30ºC antes do ciclo de fermentação seguinte. Entre os ciclos de fermentação, perdas dramáticas...

The establishment of conditions to carry out fermentations in synthetic medium at laboratory scale is a very relevant research that will allow us to study metabolic and genetic alterations during the successive cycles of fermentation. The composition of the raw industrial materials show constant alterations and the industrial data are generally obtained without the precision and reproducibility of the data obtained in scientific research. In a long sequence of repeated batch processes with cell reuse, the recuperation of dead cells or the simple loss of viability caused programmed cell death or simply loss of viability caused by process conditions can not be ignored. Biomass excess at the end of the process indicates that the yeast population went through a cell renewal. Discontinuous fermentations fed by decreasing pulses of sucrose were used in the present work. As inoculum was very high, the growth was low during the fermentation. The volume inside the reactor, containing initially all medium components except sucrose and yeast cream, reached a 25% increase in its working volume after 5 hours feeding. Due to high inoculums used, a treatment for the yeast cream recuperation was required between the fermentation cycles in order to minimize the losses in biomass and viability. Data obtained showed that a decrease in the inoculums size leads to drops in viability. After the addition of each sucrose pulse, a pH readjustment to 4.5 was required. A water solution containing sucrose and yeast extract allowed us to revitalize the yeast cream with gains in biomass and viability during 15 hour incubation at 30ºC before the next fermentation cycle. Between the fermentation cycles, dramatic drops in viability were observed when an amount of 200 g.L-1 sucrose was added in relation to the final volume of medium inside the reactor, but only discrete variations were observed when 156 g.L-1 sucrose... (Complete abstract click electronic access below)