Estudo da oxidação de etanol a acido acetico por celulas do genero Acetobacter livres e imobilizadas em geis hidrofilicos

Orientador: Maria Helena Andrade Santana Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Objetivou-se, com o presente trabalho, desenvolver uma sistemática de preparação de inoculo celular de concentração adequada, estudar a influência das condições de preparação de um biocatalisador no comportamento do processo de oxidação do etanol a ácido acético e testar o seu desempenho na fermentação contínua. Dentro deste contexto, realizou-se experimentos envolvendo células do gênero Acetobacter livres e imobilizados em géis hidrofílicos à base de k-carragena, alginato de sódio e pectina cítrica. Os experimento foram conduzidos em frascos agitados e em biorreator de leito fluidizado trifásico não convencional, de geometria cilíndrico-cônica. A estrutura porosa dos suportes foi caracterizada através da permeabilidade de leitos constituídos por partícula de gel. Concluiu-se que tanto a natureza como a preparação da matriz do suporte são muito importantes na atividade e desempenho do biocatalisador. As variáveis envolvidas na imobilização influem conjuntamente no sucesso da fermentação acética, através de fatores físicos, químicos e biológicos. Um compromisso entre elas resultará na otimização do biocatalisador, cujas condições devem ser selecionadas em função da bactéria (muito pequena e pouco resistente à salinidade), aeração (muito intensa), produto (muito ácido) e substrato volátil (etanol). Os experimentos em biorreator demonstraram uma boa estabilidade do biocatalisador e a necessidade do controle eficiente da evaporação do etanol, devido aos elevados níveis de aeração do processo Abstract: In this work, the effects of biocatalysts preparation conditions on the behavior of ethanol oxidation process to acetic acid were studied and a cellular inoculum preparation method was developed. Experiments involving free and immobilized Acetobacter cells in hydrophilic gels containing k-carrageenan, sodium alginate or citric pectin on their composition were carried out in shaking flasks and in a non-conventional three-phase fluidized bed reactor. The porous structure of gels was evaluate by the permeability of beds composed of gel particles. The kind of support and the matrix preparation conditions affect the biocatalyst activity and stability. Due to physical, chemical and biological factors, the variables involved in the immobilization process simultaneously affect the success of the acetic fermentation. The choice of the immobilization conditions should take into account the bacteria (being too small and having low salinity resistance), the aeration demanded (too large), the reaction product (too acid) and the volatile substrate (ethanol). The tests carried out on the bioreactor showed a good mechanical stability of biocatalyst and need of an ethanol evaporation efficient control, due to high aeration levels in the system Mestrado Mestre em Engenharia Química