Resumo da dissertação apresentada ao programa de Pós-Graduação em Tecnologia de
Processos Químicos e Bioquímicos da UFRJ como parte dos requisitos necessários para a
obtenção do grau de Mestre em Ciências
Desempenho de um reator com levedura imobilizada na
fermentação alcoólica contínua de meio melaço-vinhoto
Autor: Eduardo Niskier Sanchez
Orientadores: Nei Pereira Jr., PhD. Ronaldo Coutinho Fernandes, PhD.
Ano: 1994
O objetivo deste trabalho foi avaliar a possibilidade da produção de etanol por
fermentação contínua de meio melaço-vinhoto, utilizando-se a levedura Saccharomyces
cerevisiae . Ensaios preliminares em batelada com células livres empregando diferentes
meios, permitiram concluir que a presença do vinhoto não prejudicava o desempenho das
células, sendo mesmo favorável ao processo. Foram obtidos os valores de fator
rendimento de produto em relação ao substrato consumido (YP/S) e produtividade
volumétrica (QP) de 0,491 g/g e 10,69 g/Lh, respectivamente na presença do resíduo. A
redução percentual de substrato foi próxima à totalidade, indicando bom potencial do
microorganismo para fermentação neste meio. Nos primeiros ensaios utilizando o
biorreator tubular de 1,5 L de volume total com células imobilizadas em alginato de cálcio,
foi observada a tendência de maior concentração celular na entrada da coluna, devido à
maior disponibilidade de substrato e menor concentração de produto neste ponto para
razões de 0,4 L/h, correspondendo a um tempo de residência de 1 h, notou-se que a
maior parte da conversão de substrato em produto se dava na primeira metade da coluna.
O sistema biocatalítico demonstrou bom desempenho operando na faixa de concentração
de substrato na corrente de alimentação de 70-130 g/L, convertido quase que totalmente
o substrato fornecido. Foram realizados experimentos visando estudar o comportamento
do leito em relação à estabilidade temporal. O sistema foi operado por 10 dias
consecutivos, observando um declínio na produtividade calculada, permitindo estimar em
15 dias o tempo de meia-vida nas condições escolhidas. Utilizando os dados
experimentais, efetuou-se um estudo teórico do problema de difusão-reação
intraparticular, permitindo estudar características relevantes do processo de transferência
de massa no interior das esferas. Finalmente estudou-se o desempenho d biorreator
contínuo em função da taxa de diluição. Como era esperado, para baixos valores de vazão
a conversão é alta, parâmetro este que decresce com o aumento na taxa de diluição. Por
outro lado, altas vazões forneceram elevados valores de produtividade, de ordem de 35
g/Lh, quando se considera o volume total do biorreator. Entretanto, ao considerar-se a
porosidade do leito este valor pe aumentado até 100 g/Lh.