Avaliação da suplementação de mosto com nutrientes inorgânicos em processo de produção de bioetanol

Abstract

A escassez de nutrientes minerais nos mostos de produção industrial de bioetanol tem sido uma constante preocupação dentro da cadeia produtiva, por trazer sérios prejuízos ao processo de produção, como por exemplo, baixo rendimento fermentativo e insuficiência da conversão de açúcares em etanol comprometendo a vitalidade do fermento (células de Saccharomyces cerevisiae), as quais necessitam de cofatores enzimáticos para metabolizarem os açúcares de maneira efetiva. Dentro do âmbito deste contexto, o presente projeto avaliou e quantificou a concentração de íons minerais e metais tóxicos do processo fermentativo de uma Usina de etanol, por conseguinte, determinou-se o teor dos principais componentes presente na fermentação. Assim, foi verificado através de um balanço de minerais às necessidades do fermento a determinados elementos químicos. Desta forma, foi quantificado déficits de macronutrientes e micronutrientes minerais tornando-se mensurável os teores necessários para a respectiva suplementação. Através disso, foram realizados ensaios de fermentações em escala de laboratório com diferentes condições de sólidos solúveis em mosto (20, 24, 26 °Brix) que determinaram os principais parâmetros de produtividade em resposta à aplicação de dois nutrientes comerciais de forma combinada. Entre as condições avaliadas, os ensaios com mosto 24 e 26 ° Brix suplementados com a linha de nutrientes inorgânicos ®Nitrofós, apresentaram melhores resultados aumentando em média 7 pontos percentuais da eficiência fermentativa em relação ao controle sem adição do produto. Além disso, as fermentações suplementadas com o produto apresentaram maiores níveis de vitalidade celular, indicando aumento do metabolismo redutor da glicose por meio da nutrição de S.cerevisiae.

The scarcity of mineral nutrients in musts for industrial bioethanol production has been a constant concern within the production chain, as it causes serious damage to the production process, such as low fermentation yield and insufficient conversion of sugars into ethanol, compromising the vitality of the yeast (Saccharomyces cerevisiae cells), which need enzymatic cofactors criteria to metabolize sugars effectively. Within scope of this context, this project evaluated and quantified the concentration of mineral ions and toxic metals in the fermentation process of an ethanol plant, therefore, the content of the main components present in the fermentation was determined. Therefore, it was verified through a balance of minerals as needed by yeasts for certain chemical elements. In this way, deficits of macronutrients and micronutrients were quantified, making the levels necessary for the respective supplementation measurable. Through this, laboratory scale fermentation tests were carried out with different conditions of the soluble solids in must (20, 24 e 26 °Brix) that determined the main productivity parameters in response to the application of two commercial nutrients in a combined way. Among the conditions evaluated, the tests with 24 and 26 °Brix supplemented with the line of inorganic nutrients ®Nitrofós, presented better results, increasing in 7 percentage points the fermentative efficiency in relation to the control without product. Besides, fermentations supplemented with the product showed higher levels of cellular vitality, indicating an increase in glucose-reducing metabolism through nutrition of S. cerevisiae.