Avaliação preliminar da produção de etanol a partir de farinha de milho por levedura termotolerante

dc.contributor.advisor-co1Andrade Lemos, Diego
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1174905383146257
dc.contributor.advisor1Colli Badino Junior, Alberto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6244428434217018
dc.contributor.authorAnjos de Mendonça, Júlio Augusto
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/6752666039908694
dc.contributor.refereePereira Almeida, Letícia
dc.contributor.refereeGonçalves da Cruz, Antônio José
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7211415053407035
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1812806190521028
dc.date.accessioned2026-09-15T12:45:23Z
dc.date.issued2026-07-24
dc.description.abstractThe Brazilian industry of sugar-based energy has, over the last several years, experienced a surge in the diversity of its biomass sources with the rise of corn-based ethanol, most noticeably in the central-west region of the country. However, production of ethanol in Brazil is not without its challenges, as maintaining fermentation vats within an optimal temperature range proves to be particularly difficult when they carry out an exothermic reaction in a tropical climate prone to heat waves and strong summer seasons. The present study has been carried out with the purpose of assessing the viability of utilizing the thermotolerant yeast strain Saccharomyces cerevisiae LBGA-01 in the production of corn-based ethanol and potentially enabling an industrial-scale process which operates at a more doable temperature range. The experiment has been conducted at bench-scale, using corn flour with a starch content of 66% m.m-1 and started off with sequential hydrolysis and fermentation (SHF) processes at 36 and 38 °C and initial glucose concentrations of 100 and 200 g.L⁻¹. The conditions of assay SHF-200-38 were chosen for the following fermentations for its high efficiency value of 94.5%, and thus the reaction’s kinetics were mathematically modeled based on the Andrews-Levenspiel kinetic model. The saccharification step at 38 °C was modeled after the Michaelis-Menten model with product-driven inhibition, obtaining a residual standard deviation value of 4.13%. Based on the approximated parameters, a simulation of the simultaneous saccharification and fermentation (SSF) assay was performed, and the reaction was carried out at 38 °C with concentrations of glucose and starch equivalent to 183 g.L⁻¹ glucose. The SSF assay reached a final concentration of 92.29 g.L⁻¹ ethanol and efficiency of 94.62%, with a glucose depletion time of 34 h, shorter than the 36 h it took for depletion in the SHF assay and in literature-reported experiments. The mathematical modeling of the SSF assay revealed that the model that best represented the process was that of Levenspiel (no inhibition by substrate), pointing to there not being any significant amount of inhibition by glucose in the concentration range of the conducted SSF. The LBGA-01 strain proved to be capable of withstanding and thriving at such a high temperature as 38 °C, promising for an industrial process with simpler and cheaper heat-exchanging needs.eng
dc.description.resumoO setor sucroenergético brasileiro tem passado por uma diversificação significativa com o crescente protagonismo do etanol de milho, especialmente na região Centro-Oeste. Contudo, a produção de etanol em solo brasileiro enfrenta o desafio de manter a temperatura do meio fermentativo constantemente dentro da faixa de temperatura ótima da levedura, uma vez que a fermentação é uma reação exotérmica e o clima das regiões sul e sudeste é propenso a temporadas de alta temperatura ambiente. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a possibilidade da aplicação da linhagem termotolerante Saccharomyces cerevisiae LBGA-01 na produção de etanol a partir de farinha de milho, de maneira a possibilitar a produção de etanol a uma faixa de temperatura mais viável de manter. Os experimentos foram conduzidos em escala de bancada, utilizando farinha de milho com 66% m.m-1 de amido. Inicialmente, avaliaram-se fermentações HFSeq (hidrólise e fermentação sequenciais) nas temperaturas de 36 e 38 °C e concentrações iniciais de glicose de 100 e 200 g.L⁻¹. A condição com 200 g.L-1 de glicose a 38 °C foi selecionada por apresentar eficiência fermentativa de 94,5%, e teve sua cinética modelada matematicamente tomando como base o modelo cinético de Andrews-Levenspiel. A etapa de sacarificação a 38 °C foi modelada com base na equação de Michaelis-Menten com inibição pelo produto, obtendo-se DPR (desvio padrão residual) de 4,13%. A partir dos parâmetros cinéticos estimados, simulou-se e conduziu-se o processo HFSim (hidrólise e fermentação simultâneas) com concentração equivalente de glicose de 183 g.L⁻¹ a 38 °C. O ensaio HFSim alcançou concentração final de etanol de 92,29 g.L⁻¹ e eficiência de 94,76%, com tempo total de reação de apenas 34 horas, inferior às 36 horas do processo sequencial e aos tempos reportados na literatura. A modelagem matemática da etapa de fermentação revelou que o modelo de Levenspiel (sem inibição por substrato) apresentou melhor ajuste aos dados da HFSim, indicando que a manutenção da concentração de glicose em níveis baixos durante o processo integrado impede a ocorrência de inibição por substrato. Conclui-se que a levedura LBGA-01 se mostrou viável e promissora a 38 °C para a produção de etanol de milho, possibilitando um processo fermentativo mais eficiente e com menores custos de refrigeração.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationANJOS DE MENDONÇA, Júlio Augusto. Avaliação preliminar da produção de etanol a partir de farinha de milho por levedura termotolerante. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24665.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24665
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectEtanolpor
dc.subjectLevedurapor
dc.subjectTermotolerantepor
dc.subjectMilhopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.titleAvaliação preliminar da produção de etanol a partir de farinha de milho por levedura termotolerantepor
dc.title.alternativePreliminary assessment of ethanol production from corn flour using a thermotolerant yeast straineng
dc.typeDissertação

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