Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cordeiro, Patrícia Tavares
Data de Publicação: 2008
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15137
Resumo: The study of alcoholic fermentation processes has gained prominence in recent years and at each day has increased the need to optimize the fermentation process, producing more and better to ensure an increase in alcohol production. Traditional processes of alcoholic fermentation using free yeast cells in the fermentation medium in a batch, fed-batch or continuous operation have drawbacks, such as the need to inoculate a large number of cells and to include a process for cells separation after the fermentation. On the other hand, processes using immobilized cells allow the operation without the need of a cell separation step after the fermentation, make possible to obtain high cell concentration per unit volume of the reactor, facilitate the biocatalysts reuse, and minimize the dead time besides giving a larger stability of cells. This study aimed to investigate the kinetics of the alcohol production using cells of Saccharomyces cerevisiae immobilized in sodium alginate. Tests were conducted to verify the stability of pellets obtained by using sodium alginate at concentrations of 3% and 2%. Pellets at the highest used concentration were found more stable to collapse. The treatment of the pellets with Al(NO3)3 increased further their stability against collapse. It was proposed a new bioreactor configuration that consisted of a batch stirred reactor with a perforated plate located in the center of the reactor, whose purpose was to prevent pellets fluctuation during the fermentation process. Several kinetic models were tested aiming at describing the substrate, product, and free cell concentration profiles in the bioreactor bulk and immobilized cells concentration profile into the pellets. The kinetic models of Monod, Hinshelwood, and Levenspiel were the most appropriate to describe the process of producing ethanol using cells of Saccharomyces cerevisiae immobilized in sodium alginate, and the kinetics parameters determined for the three models were suitable to represent the results for all conducted experiments.
id UFU_17c7be4e735aac6b13ea1b6b3b1474b7
oai_identifier_str oai:repositorio.ufu.br:123456789/15137
network_acronym_str UFU
network_name_str Repositório Institucional da UFU
repository_id_str
spelling Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcioSaccharomyces cerevisiaeFermentação alcoólicaImobilização de microrganismosCinética da fermentação alcoólicaÁlcoolCinética químicaAlcoholic fermentationCells immobilizationKineticsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAThe study of alcoholic fermentation processes has gained prominence in recent years and at each day has increased the need to optimize the fermentation process, producing more and better to ensure an increase in alcohol production. Traditional processes of alcoholic fermentation using free yeast cells in the fermentation medium in a batch, fed-batch or continuous operation have drawbacks, such as the need to inoculate a large number of cells and to include a process for cells separation after the fermentation. On the other hand, processes using immobilized cells allow the operation without the need of a cell separation step after the fermentation, make possible to obtain high cell concentration per unit volume of the reactor, facilitate the biocatalysts reuse, and minimize the dead time besides giving a larger stability of cells. This study aimed to investigate the kinetics of the alcohol production using cells of Saccharomyces cerevisiae immobilized in sodium alginate. Tests were conducted to verify the stability of pellets obtained by using sodium alginate at concentrations of 3% and 2%. Pellets at the highest used concentration were found more stable to collapse. The treatment of the pellets with Al(NO3)3 increased further their stability against collapse. It was proposed a new bioreactor configuration that consisted of a batch stirred reactor with a perforated plate located in the center of the reactor, whose purpose was to prevent pellets fluctuation during the fermentation process. Several kinetic models were tested aiming at describing the substrate, product, and free cell concentration profiles in the bioreactor bulk and immobilized cells concentration profile into the pellets. The kinetic models of Monod, Hinshelwood, and Levenspiel were the most appropriate to describe the process of producing ethanol using cells of Saccharomyces cerevisiae immobilized in sodium alginate, and the kinetics parameters determined for the three models were suitable to represent the results for all conducted experiments.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em Engenharia QuímicaO estudo dos processos de fermentação alcoólica tem ganhado destaque nos últimos anos e a cada dia tem crescido a necessidade de otimizar o processo, produzindo cada vez mais e melhor, de forma a garantir um aumento na produção. Os processos tradicionais de fermentação alcoólica que utilizam as células de levedura livres no meio de fermentação, tanto batelada, batelada alimentada quanto contínuo, possuem algumas desvantagens, tais como a necessidade de se inocular um número elevado de células e de um processo para separação das mesmas após a fermentação. Já a técnica utilizando células imobilizadas possibilita a operação sem a necessidade da etapa de separação de células após a fermentação, possibilita a obtenção de elevadas concentrações celulares por unidade de volume de reator, facilita a reutilização dos biocatalisadores, minimiza os tempos mortos além de conferir maior estabilidade às células. O presente trabalho teve como objetivo estudar a cinética da produção de álcool a partir de células de Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em alginato de sódio. Foram realizados testes a fim de verificar a estabilidade dos pellets obtidos utilizando alginato de sódio na concentração de 3% e 2%, sendo que aqueles na maior concentração foram mais estáveis. O tratamento dos pellets com Al(NO3)3 aumentou a estabilidade dos mesmos em relação à ruptura. Foi proposta uma nova configuração de reator que consistiu de um reator de mistura operado em batelada, dotado de uma placa perfurada localizada no centro do reator, cuja finalidade foi impedir a flutuação dos pellets de células imobilizadas durante o processo fermentativo. Para o estudo cinético foram testados diversos modelos visando descrever os perfis das concentrações de substrato e produto no reator e de células no interior dos pellet e no meio líquido. Os modelos cinéticos de Monod, Hinshelwood e Levenspiel foram os mais apropriados para a descrição do processo de produção de etanol utilizando células de Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em alginato, sendo que os parâmetros cinéticos determinados para os três modelos se mostraram adequados para simular os resultados de todos os experimentos realizados.Universidade Federal de UberlândiaBRPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaEngenhariasUFULopes, Luís Cláudio Oliveirahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4797749Y8Ribeiro, Eloízio Júliohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721952Y1Resende, Miriam Maria dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4703538D3Contiero, Jonashttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783865H6Cordeiro, Patrícia Tavares2016-06-22T18:41:38Z2010-04-192016-06-22T18:41:38Z2008-04-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfCORDEIRO, Patrícia Tavares. Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio. 2008. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15137porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2021-09-29T16:52:10Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/15137Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2021-09-29T16:52:10Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
dc.title.none.fl_str_mv Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
title Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
spellingShingle Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
Cordeiro, Patrícia Tavares
Saccharomyces cerevisiae
Fermentação alcoólica
Imobilização de microrganismos
Cinética da fermentação alcoólica
Álcool
Cinética química
Alcoholic fermentation
Cells immobilization
Kinetics
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
title_short Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
title_full Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
title_fullStr Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
title_full_unstemmed Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
title_sort Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio
author Cordeiro, Patrícia Tavares
author_facet Cordeiro, Patrícia Tavares
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Lopes, Luís Cláudio Oliveira
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4797749Y8
Ribeiro, Eloízio Júlio
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721952Y1
Resende, Miriam Maria de
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4703538D3
Contiero, Jonas
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783865H6
dc.contributor.author.fl_str_mv Cordeiro, Patrícia Tavares
dc.subject.por.fl_str_mv Saccharomyces cerevisiae
Fermentação alcoólica
Imobilização de microrganismos
Cinética da fermentação alcoólica
Álcool
Cinética química
Alcoholic fermentation
Cells immobilization
Kinetics
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
topic Saccharomyces cerevisiae
Fermentação alcoólica
Imobilização de microrganismos
Cinética da fermentação alcoólica
Álcool
Cinética química
Alcoholic fermentation
Cells immobilization
Kinetics
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
description The study of alcoholic fermentation processes has gained prominence in recent years and at each day has increased the need to optimize the fermentation process, producing more and better to ensure an increase in alcohol production. Traditional processes of alcoholic fermentation using free yeast cells in the fermentation medium in a batch, fed-batch or continuous operation have drawbacks, such as the need to inoculate a large number of cells and to include a process for cells separation after the fermentation. On the other hand, processes using immobilized cells allow the operation without the need of a cell separation step after the fermentation, make possible to obtain high cell concentration per unit volume of the reactor, facilitate the biocatalysts reuse, and minimize the dead time besides giving a larger stability of cells. This study aimed to investigate the kinetics of the alcohol production using cells of Saccharomyces cerevisiae immobilized in sodium alginate. Tests were conducted to verify the stability of pellets obtained by using sodium alginate at concentrations of 3% and 2%. Pellets at the highest used concentration were found more stable to collapse. The treatment of the pellets with Al(NO3)3 increased further their stability against collapse. It was proposed a new bioreactor configuration that consisted of a batch stirred reactor with a perforated plate located in the center of the reactor, whose purpose was to prevent pellets fluctuation during the fermentation process. Several kinetic models were tested aiming at describing the substrate, product, and free cell concentration profiles in the bioreactor bulk and immobilized cells concentration profile into the pellets. The kinetic models of Monod, Hinshelwood, and Levenspiel were the most appropriate to describe the process of producing ethanol using cells of Saccharomyces cerevisiae immobilized in sodium alginate, and the kinetics parameters determined for the three models were suitable to represent the results for all conducted experiments.
publishDate 2008
dc.date.none.fl_str_mv 2008-04-30
2010-04-19
2016-06-22T18:41:38Z
2016-06-22T18:41:38Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv CORDEIRO, Patrícia Tavares. Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio. 2008. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15137
identifier_str_mv CORDEIRO, Patrícia Tavares. Estudo cinético da fermentação alcoólica com células imobilizadas em alginato de cálcio. 2008. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.
url https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15137
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
BR
Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Engenharias
UFU
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Uberlândia
BR
Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Engenharias
UFU
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFU
instname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron:UFU
instname_str Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
instacron_str UFU
institution UFU
reponame_str Repositório Institucional da UFU
collection Repositório Institucional da UFU
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)
repository.mail.fl_str_mv diinf@dirbi.ufu.br
_version_ 1813711515430158336