Diagnóstico e avaliação da influência de contaminantes selvagens durante etapas do processo produtivo do etanol

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dc.contributor.advisor1Castiglioni, Gabriel Luis
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6050198962131737pt_BR
dc.contributor.referee1Castiglioni, Gabriel Luis
dc.contributor.referee2Vendruscolo, Francielo
dc.contributor.referee3Rodriguez, Armando Garcia
dc.creatorSantos, Camila Oliveira dos
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3832960404500181pt_BR
dc.date.accessioned2021-05-11T10:35:28Z
dc.date.available2021-05-11T10:35:28Z
dc.date.issued2021-01-20
dc.description.abstractEthanol production represents an important share in the national economy. With the use of sugarcane as a raw material, Brazil is positioned as the second largest producer in the world. Although the ethanol production process is well established, many factors contribute to its efficiency, such as the quality of the raw material, process conditions and microbial contaminants. Sugarcane juice must is a very complex substrate and allows the development of other yeasts of the genus Saccharomyces and non-Saccharomyces, so the microbial population during industrial fermentations can be quite dynamic, and the yeast can be completely replaced in wild yeast process. In view of this, this study proposes to study the fermentative characteristics of contaminating yeast strains isolated from six stages of the production process of an ethanol producing plant in the state of Goiás and the implications that these yeasts could have on the final ethanol yield. The samples were collected from the final melasse, must, concentrated broth, decanted broth, yeast from the vat and fermented wine. From the colonies isolated from the fermented wine, a wild yeast strain with rough appearance and irregular edges was found at a contamination level of 77.4 % of the sample. Thus, fermentative tests were carried out in triplicates with synthetic must of sugar cane with 120 g.L-1 of sugars with a period of 72 hours of fermentation. Firstly, the performance of fermented wine isolated yeast (LFS) was evaluated in comparison with the industrial strains Saccharomyces cerevisiae BG-1, CAT-1, FT-858L and PE-2. LFS obtained lower values in final ethanol concentration, productivity and fermentative efficiency compared to industrial strains. However, in LFS mixed culture fermentative tests at contamination levels of 2, 10, 20 and 30 % with strains BG-1, CAT-1, FT-858L and PE-2, the LFS showed higher levels of final contamination than the initial, thus showing the competence of industrial yeasts over wild yeast, in these same conditions with reuse of the inoculum, the LFS was reduced from 30 % to 0.2 % at the end of 10 consecutive fermentations. In this study, the isolated LFS yeast became more dominant in mixed culture fermentations with the PE-2 strain and in must with calcium oxide additions, between concentrations of 0.05 g.L-1 and 0.30 gL-1 of CaO the results showed a significant drop in fermentation efficiency. The wort of the plant presented an additional calcium concentration of 0.09 g.L-1 after the liming treatment, this concentration is worrying considering that in the tests with the concentration of 0.10 gL-1 of CaO, it was observed that the speed growth rate of LFS was greater than that of the PE-2 strain, possibly this was the condition that favored the critical contamination situation observed in the plant samples, and may mention the possibility of replacing calcium oxide in liming treatment or alternatives that minimize the presence of Ca2+ ions in the must so that it does not favor the development of flocculating yeasts.eng
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dc.description.resumoA produção de etanol representa uma parcela importante na economia nacional. Com a utilização da cana-de-açúcar como matéria-prima, o Brasil se posiciona como o segundo maior produtor do mundo. Embora o processo de produção do etanol esteja bem estabelecido, muitos fatores contribuem para sua eficiência, como a qualidade da matéria-prima, condições do processo e contaminantes microbianos. O mosto de caldo de cana-de-açúcar é um substrato bastante complexo e permite o desenvolvimento de outras leveduras do gênero Saccharomyces e não-Saccharomyces, portanto a população microbiana durante as fermentações industriais pode ser bastante dinâmica, podendo o fermento ser totalmente substituído no processo por leveduras selvagens. Em vista disso, este estudo se propõe a estudar as características fermentativas de cepas de leveduras contaminantes isoladas de seis etapas do processo produtivo de uma usina produtora de etanol do estado de Goiás e as implicações que essas leveduras poderiam ter no rendimento final de etanol. As amostras foram coletadas do mel final, mosto, caldo bruto, caldo decantado, fermento do pé de cuba e vinho fermentado. Das colônias isoladas do vinho fermentado, encontrou-se uma linhagem de levedura selvagem com aspecto rugoso e bordas irregulares em nível de contaminação de 77,4 % da amostra. Dessa forma, foram realizados ensaios fermentativos em triplicatas com mosto sintético de cana-de-açúcar com 120 g.L-1 de açúcares com período de 72 horas de fermentação. Primeiramente foram avaliados o desempenho da levedura isolada do vinho fermentado (LFS) em comparação com as linhagens industriais Saccharomyces cerevisiae BG-1, CAT-1, FT-858L e PE-2. A LFS obteve valores inferiores em concentração final de etanol, produtividade e eficiência fermentativa em comparação com as linhagens industriais. Porém, em ensaios fermentativos de cultura mista da LFS em níveis de contaminação de 2, 10, 20 e 30 % com as linhagens BG-1, CAT-1, FT-858L e PE-2, a LFS apresentou níveis de contaminação final mais baixo que o inicial, mostrando assim a competência das leveduras industriais sobre a levedura selvagem. Nessas mesmas condições com reutilização do inóculo, a LFS foi reduzida de 30 % para 0,2 % no final de 10 fermentações consecutivas. No entanto, a levedura isolada LFS passou a ter maior dominância nas fermentações de cultura mista com a linhagem PE-2 e em mosto com adições de óxido de cálcio, entre concentrações de 0,05 g.L 1 e 0,30 g.L-1 de CaO, os resultados mostraram queda significativa na eficiência fermentativa. O mosto da usina apresentou concentração adicional de cálcio de 0,09 g.L-1 após o tratamento de calagem, essa concentração é preocupante tendo em vista que nos ensaios com a concentração de 0,10 g.L-1 de adição de CaO foram os resultados mais favoráveis a LFS. Possivelmente, essa foi uma das condições que favoreceu a situação crítica de contaminação observada nas amostras da usina, sugere-se a possibilidade de substituição do óxido de cálcio no tratamento de calagem ou alternativas que minimizem a presença de íons Ca2+ no mosto para que não privilegie o desenvolvimento de leveduras floculantes e não comprometa a eficiência e produtividade industrial.pt_BR
dc.identifier.citationSANTOS, C. O. Diagnóstico e avaliação da influência de contaminantes selvagens durante etapas do processo produtivo do etanol. 2021. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/11355
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Química (IQ)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectEtanolpor
dc.subjectLeveduras selvagenspor
dc.subjectFermentação industrialpor
dc.subjectCultura mistapor
dc.subjectEthanoleng
dc.subjectWild yeastseng
dc.subjectIndustrial fermentationeng
dc.subjectMixed cultureeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApt_BR
dc.titleDiagnóstico e avaliação da influência de contaminantes selvagens durante etapas do processo produtivo do etanolpt_BR
dc.title.alternativeDiagnosis and evaluation of the influence of wild contaminants during steps of the ethanol production processeng
dc.typeDissertaçãopt_BR

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