Fermentação Acetono-butanólica

Processos BioqumicosFermentao Acetono-Butanlica

Profa: Denise GodoyE-mail: denisegodoy@uerj.br

Universidade do Estado do Rio de JaneiroFaculdade de Tecnologia

Campus Regional de Resende

Departamento de Qumica e Ambiental

Produo de solventes Fermentao acetonobutanlica

1) Introduo:

A produo de solventes por fermentao tornou-se muito importante durante a Primeira Guerra Mundial. Por algum tempo, o principal produto foi a acetona, mas, depois que o butanol e seus steres passaram a ser usados na preparao de lacas para a indstria automobilstica, a acetona passou a ser o produto de menor importncia. A produo de solventes por fermentao continuou vital at a Segunda Guerra Mundial, mas atualmente sofre a concorrncia de processos sintticos de produo, com preos mais baixos. Entretanto ainda se produzem solventes por fermentao.

Produo de solventes Fermentao acetonobutlica

2) Agentes:

Para obteno de solventes butanol, acetona e etanol; a indstria usa freqentemente a bactria da espcie Chlostridium Chlostridium acetobutylicumacetobutylicum, cujas caractersticas morfolgicas so:

- habitam solos, razes e gros- so bastonetes gram +-pH timo 5,5 a 7 e temperatura tima 35 a 37 C.

3) Matria prima:Geralmente usa-se a sacarnea, podendo ser utilizada tambm a amilcea.

O agente da fermentao fermenta tanto glicose como maltose, frutose, sacorose e o amido; fermenta irregularmente celobiose, sorbitol e carbometil celulose; e no fermenta ribose, celulose e glicerol.

Como fontes de nitrognio o m.o. usa N2, sal de amnio, aminocidos, peptonas, extrato de lvedo, extrato de soja, gua de milho (milharina).

Assim, podem ser usados como matrias-primas o acar cristal, melao, caldo-de-cana e amido.

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4) Preparo do inculo:

Os esporos bacterianos so as formas mais resistentes. Assim, faz-se uso de choques trmicos de forma a selecionar os esporos mais resistentes que so os que do maior rendimento. Tais choques se processam a 100C a cada um ou dois minutos. Pode-se ainda proceder aos choques no isolamento das bactrias numa temperatura em torno de 80C por 45 minutos. Tal procedimento reduz o nmero de clulas no meio de cultura, ou seja, as clulas no resistentes vo sendo eliminadas.

Industrialmente, os esporos mais resistentes so mantidos em areia estril.

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5) Preparo do Mosto:- teor do substrato

- 6 a 10% (no mximo) de acar

- a linhagem tolera at 1,5% de butanol

- N2 inorgnico, principalmente. ex. fosfato de amnio.

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5) Preparo do Mosto: (cont.)

- N2 orgnico dependendo da linhagem- vitaminas so exigentes

- estimulantes adicionados para acelerar o processo.

Ex: c. Asprtico, asparigina e c. glutmico.

- esterilizao por meio de vapor se MP sacarnea e aquecimento a alta temperatura se MP amilcea.

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O aumento da temperatura para obter esporos resistentes j uma forma de esterilizao do mosto.

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6) Fermentao:

- pH em torno do neutro

- temperatura : 25 a 35C

- tempo: de 72 a 150 horas.

- m.o. anaerbio estrito

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6) Fermentao: (cont.) Na prtica, as clulas (inculo) so postas no fundo do fermentador (comprido e estreito) onde a tenso de O2 extremamente baixa e alm disso os gases produzidos durante a fermentao arrastam o O2 . Em adio so colocadas substncias no fundo da dorna que captam o O2 e tambm o mosto, aps a esterilizao, mantido geralmente aquecido havendo menos O2 dissolvido.

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7) Cintica do processo:

1a. Fase: - Crescimento microbiano baixo (devido fermentao)

- Elevao da concentrao de cidos ( pH)

- Baixa produo de solventes e intensa evoluo gasosa (devido pH crescimento)

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7) Cintica do processo: (cont.)

2a. Fase: Baixa a concentrao de cidos ( pH), evidenciando o consumo destes pelos m.os. havendo alta produo de solventes.

3a. Fase: Ocorre novo aumento na concentrao de cidos. No h produo de solventes e as clulas comeam a morrer.

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8) Controles:- MP: concentrao substrato

- pH: determinado via dosagem por titulao

- Espuma: controlada por meio de um visor que mede o nvel da espuma que deve ser clara e com odor caracterstico.

- microbiolgico: quando a cintica no se d adequadamente deve-se efetuar este controle, pois algum contaminante pode estar presente durante a fermentao.

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9) Produtos e recuperao:

butanol 60%

Produtos (30%) acetona 30%

etanol 10%

Subprodutos (10%) cido actico

cido butrico

CO2Gases (60%) H2

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A recuperarecuperaoo feita por meio de destilao (o produto uma mistura de solventes transparentes).

10) Usos e Aplicaes: ButanolButanol: solvente de arraste em cromatografia; confeco de filmes polimricos (borracha sinttica, acetatos e resinas), indstria farmacutica (purificao dos antibiticos), indstria automobilstica (fluidos freios e solventes de tintas e vernizes).

AcetonaAcetona: solvente na produo de insulina, leos, graxas, filme de rayon acetato; confeco de explosivos e refino de cocana.

EtanolEtanol: convertido cido actico ou ter etlico.

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