A influência da matéria-prima e diferentes cepas de levedura no rendimento fermentativo de um processo de obtenção de etanol

Abstract

Este estudo tem como objetivo avaliar a matéria-prima e sua influência isolada no desempenho do rendimento fermentativo de uma linhagem padrão da levedura CAT-1 testada em 31 meios de cultivos provenientes do processo de fermentação alcoólica da Usina Virgolino de Oliveira – Unidade Catanduva. Os meios foram amostrados e compostos a cada quinzena durante toda as safras 2012 e 2013. O trabalho também tem como finalidade identificar a dinâmica populacional das leveduras do mesmo processo fermentativo, através da diferenciação das linhagens por cariotipagem. As cepas isoladas foram testadas em um meio de cultivo padrão para obtenção das características tecnológicas industriais através da metodologia da Capacidade Fermentativa. Os experimentos de fermentação foram realizados nos laboratórios da Usina Virgolino de Oliveira - Unidade Catanduva em escala reduzida sempre acompanhados de um ensaio padrão utilizando meio de cultivo sintético. O primeiro ponto de estudo consistiu na caracterização da matéria-prima, mosto, e sua capacidade isolada de perturbar o Rendimento Fermentativo. Enquanto que no segundo, onde onze diferentes cepas de levedura foram identificadas ao longo das duas safras, testadas em um mesmo meio de cultivo padrão para obtenção de parâmetros industriais tecnológicos como rendimento em produto (Yp/s), rendimento em célula (Yx/s), Velocidade de consumo do substrato (Vcs), Produtividade (PROD) e Conversão (CONV) e estudada a influência no Rendimento Fermentativo. O terceiro ponto de estudo foi a comparação entre os rendimentos fermentativos obtidos experimentalmente e os rendimentos fermentativos industriais da Planta. O impacto da presença das cepas com maior rendimento em etanol foi estudado em relação aos valores de rendimento fermentativo industrial. Os resultados mostraram diferenças de desempenho da Cepa Padrão na maioria das quinzenas testadas, o que significa que há variação da matéria-prima ao longo da safra e entre as safras capazes de afetar rendimento fermentativo. Diferenças de rendimento também foram observadas entre as onze cepas nativas testadas, porém com oscilações menores e menos consideráveis do que com a matéria-prima. Os resultados obtidos em escala reduzida com base nos balanços de massa se apresentaram valores semelhantes em relação aos números de referência o que sugere que a metodologia usada para avaliar a capacidade fermentativa das cepas e a qualidade da matéria-prima foi adequada. Apesar da forte influência dos fatores estudados, não foi possível afirmar, através destes experimentos, qual deles teve papel determinante no impacto do Rendimento Fermentativo. Isso sugere que outros fatores não estudados neste trabalho estão diretamente relacionados que são capazes de influenciar o Rendimento Fermentativo.

The purpose of this study is to evaluate the sucrose mash and its influence isolated on the performance of the Fermentative Yeld of a standard strain from CAT-1 yeast tested in 31 different culture medium formulation from the Virgolino de Oliveira Plant – Catanduva Unit alcoholic fermentation process. The culture medium formulation were sampled and composed every fortnight during the whole 2012 and 2013 harvest. The work also has as purpose to evaluate the yeasts population dynamics of the same fermentative process, through the differentiation of the strains by karyotyping. The isolated strains were tested in a standard culture medium to obtain the industrial technological characteristics through the Fermentative Capacity methodology. Fermentation experiments were carried out in mill’s laboratories on a reduced scale always accompanied by a standard assay using synthetic culture medium formulation. The first point of study consisted in the characterization of the raw material, sucrose mash, and its isolated capacity to disturb Fermentative Yield. In the second, eleven different strains of yeast identified during the two harvests, they were tested in the same culture medium to obtain industrial technological parameters as Yield in product (Yp/s), Yield in cell (Yx/s), Substrate consumption velocity (Vcs), Productivity (PROD) and Conversion (CONV) and studied their influence on the Fermentative Yield. The third point of study was the comparison between the fermentative yields obtained experimentally and the industrial fermentative yields of the Plant. The impact of the presence of strains with higher Yp/s was studied in relation to industrial fermentation yield values. The results showed differences in performance of the Standard Strain in most of the fortnight tested, which means that there is variation of the raw material during the harvest and between the crops capable of affecting fermentative yield. There were also Yeld difference observed among the eleven native strains tested, but with smaller and less considerable oscillations than with the raw material. The results obtained on a reduced scale based on the mass balances were within the range expected in relation to the reference values, which suggests that the methodology used to evaluate the fermentative capacity of the strains and the quality of the raw material was adequate. Despite the strong influence of the studied factors, it was not possible to prove, through these experiments, which one had a determinant role in the Fermentative Yield impact. This suggests that other factors not studied in this work are directly related that are able to influence Fermentative Yield.