Desempenho fermentativo da levedura Saccharomyces cerevisiae cepa BG1 em função dos açúcares redutores totais do mosto, do tempo de alimentação e do inóculo

Abstract

O setor sucroenergético busca por processos mais eficientes e produtivos, sendo que um dos principais desafios tecnológicos enfrentados por elas é a forma como se adaptam a variabilidade de situações no decorrer da safra. Na fabricação do etanol, conhecer o desempenho fermentativo da levedura é de suma importância; por intermédio deste, realiza-se a maximização produtiva de um produto de interesse (etanol ou levedura) ou a otimização de tais rendimentos. A presente pesquisa teve como objetivo geral identificar o desempenho fermentativo (m³ etanol / m³ dorna, Y p/s, t. m.s. levedura / m³ dorna, Y x/s e Y p/s + Y x/s) da levedura Saccharomyces cerevisiae, cepa BG1, normalmente utilizada no setor, sendo alimentada com mosto sintético (açúcar cristal, extrato de levedura, ureia, sulfato de magnésio e fosfato monopotássico). Para o levantamento dos dados, utilizou-se uma planta piloto com fermentadores de 45 litros e para o planejamento dos experimentos, um delineamento composto central rotacional (DCCR), constituído de um fatorial completo de 23, aliado a 6 pontos axiais e mais 3 repetições no ponto central, obtendo-se assim 17 ensaios. O desempenho fermentativo foi avaliado em função dos açúcares redutores totais (ART) do mosto (18,95 a 25,26 %m/m - 18 a 24 oBrix), do inóculo da dorna (8 a 12 %v/v) e do tempo de alimentação do mosto na dorna (1 a 4 h), faixas de trabalho adotadas entre as usinas para absorver as variabilidades da safra. Para a análise dos dados utilizou-se o software Minitab® 17.1.0 a fim de obter os efeitos, modelos preditos e as superfícies de respostas das variáveis de interesse. Para a produção de etanol, o máximo desempenho foi de 0,1258 m³ etanol / m³ dorna e os parâmetros para tal foram 25,26 %m/m de ART e 8,00 %v/v de inóculo. O valor máximo do rendimento de etanol, Y p/s, foi de 0,4594 e os parâmetros para tal foram 25,26 %m/m de ART, 1,00 h de alimentação e 12,00 %v/v de inóculo. Para a produção de levedura, o máximo desempenho foi de 0,0125 t. m.s. levedura / m³ dorna, e os parâmetros para tal foram 19,83 %m/m de ART, 3,00 h de alimentação e 8,00 %v/v de inóculo. O valor máximo do rendimento de levedura, Y x/s, foi de 0,065 e os parâmetros para tal foram 18,94 %m/m de ART, 2,60 h de alimentação e 8,00 %v/v de inóculo. O valor máximo do rendimento de etanol e levedura, Y p/s + Y x/s, foi de 0,4954 e os parâmetros para tal foram 20,14 %m/m de ART, 2,89 h de alimentação e 8,00 %v/v de inóculo.

The sugar-energy sector is looking for more efficient and productive processes, and one of the main technological challenges faced by them is the way they adapt to the variability of situations during the harvest. In the manufacture of ethanol, knowing the fermentative performance of the yeast is of paramount importance; through this, the production maximization of a product of interest (ethanol or yeast) or the optimization of such yields is carried out. The present research aimed to identify the fermentative performance (m³ ethanol / m³ fermenter, Y p/s, t. d.m. yeast / m³ fermenter, Y x/s and Y p/s + Y x/s) of the yeast Saccharomyces cerevisiae, strain BG1 , normally used in the sector, being fed with synthetic wort (crystal sugar, yeast extract, urea, magnesium sulfate and monopotassium phosphate). For the data collection, a pilot plant with 45 liter fermenters was used and for the planning of the experiments, a central rotational composite design (CRCD), consisting of a complete factorial of 23, combined with 6 axial points and 3 more repetitions at the central point, thus obtaining 17 trials. Fermentation performance was evaluated as a function of the total reducing sugars (TRS) of the wort (18.95 to 25.26 %m/m - 18 to 24 oBrix), the fermenter inoculum (8 to 12 %v/v) and the wort feeding time in the fermenter (1 to 4 h), working ranges adopted between the plants to absorb the variability of the harvest. For data analysis, Minitab® 17.1.0 software was used in order to obtain the effects, predicted models and response surfaces of the variables of interest. For ethanol production, the maximum performance was 0.1258 m³ ethanol / m³ fermenter and the parameters for this were 25.26 %m/m TRS and 8.00 %v/v inoculum. The maximum ethanol yield value, Y p/s, was 0.4594 and the parameters for this were 25.26 % m/m of TRS, 1.00 h of feeding and 12.00 %v/v of inoculum. For yeast production, the maximum performance was 0.0125 t. d.m. yeast / m³ fermenter, and the parameters for this were 19.83 %m/m of TRS, 3.00 h of feeding and 8.00 %v/v of inoculum. The maximum yeast yield, Y x/s, was 0.065 and the parameters for this were 18.94 %m/m TRS, 2.60 h of feeding and 8.00 %v/v of inoculum. The maximum yield value of ethanol and yeast, Y p/s + Y x/s, was 0.4954 and the parameters for this were 20.14 %m/m of TRS, 2.89 h of feeding and 8,00 %v/v inoculum.