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_________________________________________________________________________________EQB353 – Microbiologia Industrial
Escola de Química / UFRJ
Produção de Etanol^ CARACTERÍSTICAS^9
líquido incolor 9
cheiro característico, volátil, inflamável e solúvel em água 9
ponto de ebulição: 78ºC 9
baixo ponto de fusão: -144,1ºC USOS 9
solvente na fabricação de tintas, lacas, vernizes e perfumes 9
combustível 9
preparação de produtos farmacêuticos 9
desinfetante 9
fluido térmico em termômetros abaixo dos -40ºC 9
produto de partida para várias sínteses orgânicas:
por oxidação origina acetaldeído e depois ácido acéticopode ser desidratado para formar éterpode ser usado na síntese do butadieno (borracha sintética)
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Produção Mundial de Etanol Combustível
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Custos Associados à Produção de Etanol
CUSTOS DE PRODUÇÃO
( Earth Trends Update
, Março 2007):
Cana de Açúcar - U$ 0,34 / L
Milho - U$ 0,50 / L Celulose - U$ 1,10 / L
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Processos Industriais de Produção de Etanol^ 1.
HIDRATAÇÃO DIRETA DO ETILENO CH
=CH 2
+ H 2
O 2
C
H 2
OH 5
H^298
0 = - 45kJ/mol)
Catalisador:H
PO 3
em suporte 4 de sílica
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Processos Industriais de Produção de Etanol^ 3. FERMENTAÇÃO
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Composição das Matérias-Primas
CALDO DE CANA DE AÇÚCAR: MELAÇO:^ 62% de açúcares (32% de sacarose, 14% de glicose, 16 % frutose)20% de água8% de cinzas3% de matérias nitrogenadas7% de outros componentes (gomas e ácidos)
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Tratamento das Matérias-Primas
1. SACARÍNEAS (cana de açúcar)^ Matéria-prima
Lavagem
Moagem
bagaço
caldo Filtração
Fortificação
SanitizaçãoCorreção de pH Melaço
Diluição
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Tratamento das Matérias-Primas
2. AMILÁCEAS (milho)^ Matéria-prima
Lavagem
Cominuição
CozimentoLiquefação
Sacarificação
FortificaçãoCorreção de pH
hidrolisado
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Alguns Microrganismos Produtores
BACTÉRIAS: Zymomonas mobilisErwinia amylovoraSpirocaheta litoralisThermanaerobacter ethanolis LEVEDURAS: Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces ellipsoideusSchizosaccharomyces pombe
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Metabolismo
C^6
H^12
O
+ 2 P 6
+ 2 ADPi
2 C
H 2
OH + 2 CO 5
+ 2 ATP + 2 H 2
O 2
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Preparo do Inóculo
LINHAGENS SELVAGENS
x
SELECIONADAS
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Fermentação^ FASES:
a) lag – adaptação celularb) tumultuosa – grande liberação CO
2
c) final – pequena quantidade de
açúcar (0,5%); baixa produção CO
2
FORMAS DE CONDUÇÃO:^ BateladaSemi-contínuoContínuo (múltiplo estágio / reciclo células)^ CONDIÇÕES^ Processo exotérmicopH = 4.5 a 5.0tempo de processo
24h
CONTROLES^ Substrato consumido (inicial e final)Etanol produzidoPureza da fermentação
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Recuperação
(A) destilação(B) destilação + retificação(C) destilação + retificação
desidratação
(C)
com Benzol ou Ciclohexano – forma misturas
azeotrópicas ternárias e binárias
(C)
Com Peneiras Moleculares
99,9% pureza
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Cálculo de Rendimentos
Rendimento = (produto
final
) / (peso MP ou S inicial)
Eficiência do Processo = (produto
obtido
* 100) / (produto teórico a partir S
inicial
)
Eficiência de Fermentação = (produto
obtido
* 100) / (produto teórico a partir S
consumido
)
Eficiência de Instalação = (produto
recuperado
* 100) / (produto teórico a partir S
inicial
)
