Utilização de células imobilizadas de Bacillus subtilis e Saccharomyces cerevisiae no processo simultâneo de sacarificação e fermentação alcoólica contínua

• Autor(a) principal: Lother, Angelo Maurício
• Data de Publicação: 1995
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11141/tde-20191218-112916/
• topic: CÉLULAS IMOBILIZADAS; FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA; LEVEDURAS; SACARIFICAÇÃO

O trabalho inquirido acerca da utilização de células imobilizadas de Bacillus subtilis e Saccharomyces cerevisiae no processo simultâneo de sacarificação e fermentação alcoólica contínua foi conduzido através da escolha de um suporte alternativo, para a fixação das células microbianas, por adsorção e pelo emprego de reatores cilíndricos dispostos horizontalmente. A verificação da potencialidade do suporte e o estabelecimento de parâmetros para o processo contínuo, foram feitos através de experimento semi-contínuo. O suporte, carvão mineral poroso com densidade 1600g/l, foi imerso em água por 24h, seco a 105°C por 6h e fragmentado em unidades com 10mm de diâmetro. A seguir, foi lavado com solução tampão fosfato 0,2M, pH 7,8, tratado a 500°C por 6h e esterilizado a 121°C por 15min antes do contato com as células dos microorganismos. Observado através de microscopia eletrônica de varredura, permitiu 90% de eficiência de imobilização, apresentando as características de ser resistente e reutilizável. A imobilização das células do B. subtilis, foi feita após crescimento por 17h e com uma população da ordem de 3 X 106 UFC/ml; após centrifugação (550G por 30min) as células foram recolhidas em tampão fosfato 0,2M, pH 7,0. Nova centrifugação foi realizada nas mesmas condições e as células recolhidas em tampão fosfato foram colocadas em contato com o suporte por 3h em agitador a 35°C. A quantidade de células imobilizadas foi de 2,7 x 106 UFC/ml. A imobilização das células da S. cerevisiae, foi feita após crescimento por 24h e com uma população da ordem de 9 X 107 células/ml; após centrifugação (550G por 15 min) as células foram recolhidas em tampão citrato-fosfato (CPB) 0,05M, pH 3,5. Nova centrifugação foi realizada nas mesmas condições e as células recolhidas em CPB foram colocadas em contato com o suporte por 3h em agitador a 35°C. A quantidade de células imobilizadas foi de 8,1 X 107 células/ml. Os reatores cilíndricos construídos em vidro e acrílico, com dimensões de 86,0 X 8,0cm e volume de 4,32 l foram projetados com orifícios a cada 12 cm, para permitir o escape de CO2. A temperatura foi controlada por banho termostático regulado a 35°C. Os reatores foram acoplados e dispostos horizontalmente, ligeiramente inclinados, com vazão de alimentação controlada por meio de bomba peristáltica. O efluente foi recolhido por gravidade, na saída do reator 2, em frasco erlenmeyer. Os meios de alimentação denominados meio modificado com amido irradiado – MMAI 1% e 3%, foram compostos de peptona, triptona, extrato de levedura, amido solúvel irradiado (25 kGy) e sais minerais ajustados a pH 6,8. O acompanhamento das fermentações foi feito através das análises de amido, açúcares redutores, glicose e teor alcóolico. O experimento semi-contínuo utilizando meio com 1% de amido, operou por 238h, Qal 16,37ml/h, θ 48,8h e D 0,02h-1, com efetiva conversão do amido de 87,51% e produção média de 2,0g/l de AR. Com meio a 9% de glicose e utilizando meio bioconvertido, operou por 214h, a Qal 16,6ml/h, θ 54,2h e D 0,02h-1, com a produção média de 8,82g/l de álcool. O processo contínuo operou satisfatoriamente por 550h, a Qal 62,5 ml/h, θ 35,2h e D 0,03h-1. Em meio com 1% de amido, a conversão média do amido foi de 86,0% em AR de 8,72% e em glicose de 2,44%. Em meio de 3% de amido, a conversão média do amido foi de 81,6%, em AR de 10,62% e em glicose de 3%. O rendimento em álcool foi de 93,9% às 84h e 74,4% nas 134h subsequentes; chegando a 100% até as 442h, período este referente a fermentação do meio bioconvertido a partir de 3% de amido. As produções médias de álcool, considerando os períodos acima, foram de 2.30g/l, 1,80g/l e 2,90g/l e as produtividades médias de 0,20, 0,13 e 0,27g/l.h-1. Pode-se ressaltar como pontos favoráveis desta pesquisa (1) a condução do processo a temperaturas baixas, da ordem de 35°C, (2) utilização de suporte de alta eficiência para a imobilização, resistente e reutilizável, (3) reatores acoplados permitindo a ação independente das enzimas em cada substrato e (4) reatores dispostos de forma a facilitar a remoção de produtos inibitórios finais.