BRPI0616668A2 - processo e produtos de fermentação de etanol - Google Patents
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Abstract
PROCESSO E PRODUTOS DE FERMENTAçAO DE ETANOL. A presente invenção fornece um novo processo para fermentação de etanol o qual usa uma alta concentração de levedura fresca para co-produzir etanol e levedura de boa qualidade.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "PROCESSOE PRODUTOS DE FERMENTAÇÃO DE ETANOL".Referência Remissiva a Pedidos Relacionados
0 presente pedido reivindica prioridade do Pedido dePatente Australiano Provisório No 2005905444 depositado em3 de Outubro de 2 005, o conteúdo do qual é incorporado aquipor referência.
Campo da Invenção
A presente invenção está no campo da produção deetanol, o qual envolve fermentação anaeróbica de açúcarespor leveduras para produzir etanol e levedura e produtosderivados de levedura para consumo humano.Antecedentes da Invenção
Cerveja, vinho e destilados, bem como outras bebidasalcoólicas menos conhecidas, são os produtos da fermentaçãode leveduras, tais como Saccharomyces cerevisiae ou, nocaso de cervejas, usualmente S. carlsburgiensis. Levedurassão fungos unicelulares que se reproduzem assexuadamenteatravés de brotamento ou cissiparidade e a reação atravésda qual bebidas alcoólicas são produzidas é, geralmente,referida como "fermentação" e pode ser resumida como:Levedura + Glicose -» Álcool (Etanol) + CO2, em que aprodução de álcool ocorre melhor na ausência de oxigênio.Para a levedura, tanto o álcool quanto o dióxido decarbono são produtos residuais e, uma vez que a leveduracontinua a crescer e metabolizar na solução de açúcar, oacúmulo de álcool se torna crescentemente tóxico de modoque, quando a levedura é exposta a uma alta concentração deálcool (por exemplo, 12-18% v/v) durante um período detempo prolongado, as células de levedura são submetidas àIise e, por fim, mortas. A exposição prolongada da leveduraa essas altas concentrações de etanol reduz o rendimento doextrato de levedura e a levedura recuperada é usualmenterecuperada apenas para ração para animal ruminante de baixovalor.
A concentração de álcool em cerveja éconsideravelmente menor do que em vinho (9-15% v/v) e é,tipicamente, cerca de 5% v/v. Uma vez que a cerveja tenhaatingido seu nível ótimo de álcool, a levedura pode serreciclada e usada novamente até que eventualmente ela morraou, alternativamente, pequenas quantidades de levedurapodem ser recuperadas se estiverem em uma condiçãorelativamente boa. Para ser útil como um produto de graualimentício, o sabor amargo da levedura recuperada éusualmente retirado para remover aromas derivados delúpulo.Nos últimos 50 anos, atenção crescente tem sidofocalizada sobre a produção de etanol de grau combustível.
A ênfase na produção de etanol combustível é maximizar aeficiência da produção de etanol. Isso normalmente é obtidoproporcionando a quantidade mínima de levedura necessáriapara realizar a conversão eficiente e rápida de açúcar emetanol. Freqüentemente, a levedura é parcialmente recicladaa partir do final do processo de fermentação, de modo queela possa ser re-utilizada tanto tempo quanto possível. Alevedura no final do processo é de pobre valor nutricional,e normalmente é recuperada junto com qualquer material não-fermentável no meio, e usada para ração para animalruminante.
A produção de levedura para consumo como alimentohumano tal como, por exemplo, na indústria de fermento, oupara processamento adicional em uma faixa de produtosusados como flavorizantes ou intensificadores de aroma,envolve fermentação aeróbica. Levedura para taisfinalidades é mais eficientemente produzida com produçãomínima de etanol ou outros subprodutos.
Sumário da Invenção
Os inventores acreditam fornecer um único processopara co-produzir etanol em altas concentrações e leveduraem boa condição. Mais preferivelmente, a levedurarecuperada após o processo é levedura de grau alimentíciode alta qualidade. Para essa finalidade, a presenteinvenção fornece um novo processo para fermentação deetanol o qual usa uma alta concentração de levedura frescapara co-produzir etanol e levedura de boa qualidade.
Em um primeiro aspecto, a presente invenção fornece umnovo processo para co-produção de etanol e células delevedura em boa condição física e fisiológicacompreendendo:
(a) fornecimento de células de levedura frescas quepodem fermentar açúcar sob condições adequadas;
(b) fornecimento de um meio de fermentação que ésubstancialmente isento de matéria particulada e o qualcompreende um açúcar fermentável;
(c) combinação das células de levedura frescas e meiode fermentação em uma concentração de 5-60 células delevedura g/L e incubação das células de levedura frescas nomeio de fermentação durante um tempo e sob condiçõesadequadas para as células de levedura para realizarconversão do açúcar fermentável em etanol;
(d) continuação da incubação até que uma concentraçãodesejada de etanol seja produzida e uma ou mais células delevedura estejam em boa condição física e fisiológica.De preferência, o processo ainda compreende arecuperação do etanol; e, de preferência, o processocompreende a recuperação de uma ou mais células de levedurado meio de fermentação em boa condição física efisiológica.
De preferência, as células de levedura são espécies deSaccharomyces, Candida ou Torula ou uma mistura das mesmas.Em uma modalidade preferida, as células de levedura sãoSaccharomyces cerevisiae ou Saecharomyces bayanus ou umamistura das mesmas.
De preferência, as células de levedura frescas são umacultura de células de levedura. Será apreciado por aqueleshabilitados na técnica que uma cultura de células delevedura a qual compreende muitas células não é totalmentehomogênea. Similarmente, não se espera que as células delevedura recuperadas sej am totalmente homogêneas.
Conforme usado aqui, o termo 11 fresca" se refere aestar em boa condição física e fisiológica e não incluicélulas de levedura que sejam recicladas de uma etapa ouprocesso anterior de fermentação anaeróbica.
Conseqüentemente, células que já tenham sido usadas em umprocesso de fermentação não são adequadas para uso na etapa(a) da presente invenção. De preferência, uma célula delevedura fresca é uma a qual é crescida totalmenteaerobicamente sem nenhuma limitação nutricional ouambiental.
O termo condição "física" se refere à condição de umacélula como um todo, incluindo a parede celular e osconstituintes celulares. Uma célula de levedura que está emboa condição física tem sua parede celular intacta epermite substancialmente nenhum vazamento dos constituintescelulares da célula. 0 teor de proteína bruta de uma célulade levedura em boa condição física é, de preferência, cercade 45-50% de matéria seca (expresso como N total χ 6,25),mas pode oscilar de 35-60%, dependendo da cepa de levedura.
Essa terminologia pode também ser usada para descrever umacultura de levedura.
O termo boa condição "fisiológica" se refere a umacélula de levedura que é capaz de crescimento e reprodução.Isso pode ser determinado através de subcultura da levedurasobre meio fresco.
De preferência, a concentração de célula de levedurano meio de fermentação está na faixa de cerca de 9-4 0 g/Lou 10-40 g/L ou 15-35 g/L, mais preferivelmente 15-25 jg/L.A concentração de célula de levedura é expressa como o pesoseco da levedura.
Em uma modalidade da invenção, a quantidade do açúcarfermentável no meio de fermentação quando combinada com alevedura fresca é 100-300 g/L, mais preferivelmente 120-260g/L, mais preferivelmente 130-240 g/L.
As condições do meio de fermentação são modificadas deacordo com as necessidades de uma cepa de levedura emparticular e está dentro do escopo da presente invençãomodificar os constituintes do meio para otimizar ascondições.
Em uma modalidade preferida, o pH do meio defermentação está na faixa de 2,5-6,5, mais preferivelmenteo pH está na faixa de 3,0-5,0 e, ainda maispreferivelmente, o pH está na faixa de 3,0-3,6.
De preferência, a concentração de oxigênio dissolvidono meio de fermentação está abaixo de 500 ppb, maispreferivelmente abaixo de 250 ppb e, ainda maispreferivelmente, menos de 50 ppb. Essas condições deoxigênio para fermentação são consideradas por aqueleshabilitados na técnica como sendo condições anaeróbicas.
Em outra modalidade preferida, a incubação defermentação é realizada em uma faixa de temperatura decerca de 20-45°C, mais preferivelmente 25-35°C e, aindamais preferivelmente, 30-35°C.
De preferência, a levedura é incubada no meio durante10-50 horas, mais preferivelmente 15-30 horas. Deve sercompreendido que o tempo de incubação é dependente daquantidade de etanol produzido e da boa condição contínuada levedura. De preferência, a concentração do etanolproduzido é 8-18% v/v, mais preferivelmente 12-14% v/v.
Por toda a presente especificação, a palavra"compreende" ou variações tais como "compreender" ou"compreendendo", deverão ser entendidas de forma a implicarna inclusão de um elemento, inteiro ou etapa ou grupo deelementos, inteiros ou etapas estabelecidos, mas não aexclusão de qualquer outro elemento, inteiro ou etapa ougrupo de elementos, inteiros ou etapas.
Descrição Detalhada da Invenção
Fornecendo uma levedura
De acordo com a presente invenção, na etapa (a) , sãofornecidas células de levedura frescas. Em uma modalidadeda invenção, a etapa (a) ainda compreende crescimento deuma cultura de células frescas de levedura. Para essafinalidade, o presente processo envolve seleção de uma cepade levedura que é adequada para produção de etanol e a qualé, mais preferivelmente, aprovada para uso como um alimentopela autoridade alimentícia apropriada tal como, porexemplo, Food Standards Australia and New Zealand (FSANZ)ou US Food and Drug Administration (FDA).
Leveduras que são conhecidas por serem aceitáveis paraconsumo como alimento incluem, por exemplo, espécies deSaccharomyces, Candida ou Torula. De preferência, de acordocom a presente invenção, a levedura é tolerante a altasconcentrações de etanol. Outras características preferidasde uma levedura, as quais são bem conhecidas na técnica,incluem alta tolerância a substratos com baixo pH,tolerância à alta temperatura e propriedades auto-floculantes. Mais preferivelmente, a levedura éSaccharomyces eerevisiae ou Saccharomyees bayanus ou umamistura de ambos.
0 crescimento das células de levedura ainda envolve ofornecimento de um meio de crescimento o qual contém umaçúcar fermentável, junto com os macro e micro nutrientesnecessários para o crescimento ótimo da levedura sobcondições aeróbicas. A levedura é crescida durante um tempoe sob condições que são ótimas para a levedura selecionada.
O meio de crescimento é, de preferência,substancialmente isento de matéria particulada ou insolúvel(por exemplo, fibra), e isso pode ser alcançado através dasujeição do meio a meios de separação convencionais, taiscomo através de assentamento, centrifugação ou filtração,para separar qualquer matéria particulada.
De acordo com uma modalidade da invenção, a etapa (a)compreende a sujeição de um meio de crescimentocompreendendo um açúcar fermentável a uma etapa deseparação para separar qualquer matéria particulada efornecer um meio que é substancialmente isento de matériaparticulada.
De preferência, o meio de crescimento é esterilizado.
A levedura a ser crescida é, mais preferivelmente, para umproduto alimentício e, de preferência, portanto, ocrescimento da levedura é realizado sob condiçõesassépticas e de acordo com as regulamentações conhecidas deprocessamento de alimentos para seres humanos (por exemplo,limpeza, aditivos, auxiliares de processamento, etc.),conforme definido nas leis e regulamentações do paísenvolvido, por exemplo, normas tais como Food StandardsAustralia and New Zealand (FSANZ) ou US Food and DrugAdministration (FDA).15 0 açúcar fermentável é derivado de qualquer material o
qual pode ser processado para fornecer um açúcarfermentável, tal como grãos, milho, tubérculos de amido,cana-de-açúcar ou beterraba, materiais celulósicos oufrutos. Açúcares fermentáveis incluem, por exemplo,20 glicose, sacarose, frutose e lactose.
0 açúcar fermentável pode ser fornecido em uma formaque está pronta para uso, ou pode ser preparado como umaparte do processo descrito aqui. 0 açúcar fermentável podeser fornecido independentemente de, ou junto com, um meiode crescimento completo.
Vários processos para preparo de um substrato deaçúcar fermentável para um meio de crescimento de levedurasão conhecidos por aqueles habilitados na técnica. Porexemplo, em uma modalidade, para converter amido emaçúcares em um produto de grão contendo amido, os grãos sãosuspensos em água e parcialmente hidrolisados e liqüefeitoscom uma enzima para converter o teor de amido dos grãos emdextrinas. Em um método para fornecer um açúcarfermentável, um produto de dextrina é sacarifiçado comoutra enzima para completar a conversão do amido emglicose. Outros métodos para obtenção de um açúcarfermentável são conhecidos e estão dentro do escopo dainvenção.
De preferência, o meio de crescimento compreende 10-120 gm/litro de açúcar fermentável, mais preferivelmente20-80 gm/litro de açúcar fermentável, mais preferivelmente30-50 gm/litro de açúcar fermentável.
Macro e micro nutrientes incluem, por exemplo, umafonte de nitrogênio utilizável, fósforo, potássio,magnésio, cálcio, enxofre e outros minerais, elementosvestigiais mínimos e vitaminas. Sua concentração ótima serádefinida pela levedura a ser usada. Aqueles habilitados natécnica estarão familiarizados com a necessidade deotimizar a concentração de macro e micro nutrientesdependendo do uso de uma levedura específica. O substrato etodos os equipamentos são, de preferência, esterilizadosantes do uso de modo a excluir contaminação por quaisqueroutros organismos.
As condições de cultura são controladas com relação àconcentração de oxigênio dissolvido, pH e temperatura, demodo a maximizar a produção celular e minimizar a produçãode sub-produtos, por exemplo, etanol, glicerol, etc. Aconcentração de oxigênio dissolvido é controlada em umnível que assegura totalmente o metabolismo oxidativo dalevedura. Oxigênio pode ser fornecido através de ar ouoxigênio gasoso, o qual é vigorosamente distribuído atravésdo substrato de modo a manter o nível de oxigêniodissolvido requerido.
Outras condições, tal como pH, podem ser controladas,por exemplo, através da adição de um agente de controle degrau alimentício adequado tal como, por exemplo, um ácidomineral ou orgânico, ou álcali, ou NH4OH. Em umamodalidade, o pH está na faixa de 2,5-6,5, maispreferivelmente o pH está na faixa de 3,0-5,0 e, ainda maispreferivelmente, o pH está na faixa de 3,0-3,6.A temperatura ótima para o crescimento de muitas cepasde levedura normalmente está na faixa de cerca de 20-45°C,mais preferivelmente 25-350C e, ainda mais preferivelmente,30-35°C. Aqueles habilitados na técnica estão cientes deque essa condição é específica para a cepa de levedura epode ser otimizada através de experimentação.
A concentração de oxigênio dissolvido no meio é, depreferência, mantida acima de 1600 ppb de O2 usando arinjetado ou O2 com mistura vigorosa do meio. Também épossível obter crescimento aeróbico satisfatório de algumascepas de levedura adequadas em concentrações de oxigêniodissolvido abaixo de 1600 ppb de O2, mesmo abaixo de 50 ppbde O2, embora raramente menos de cerca de 250 ppb de O2.
De acordo com a invenção, a população de célulasfrescas de levedura é, de preferência, crescida de modorelativamente rápido. A cultura de células frescas delevedura pode ser crescida em uma cultura em batelada ou,em uma modalidade preferida, como uma cultura contínua àqual o meio de crescimento é adicionado em uma taxapredeterminada enquanto a cultura de levedura emcrescimento é removida na mesma taxa. Em uma modalidadepreferida da presente invenção, após um período de tempo decrescimento de células de levedura, meio frescoesterilizado é adicionado continuamente à cultura em umataxa constante para obter uma diluição na faixa de 0,05-0,35 volumes do fermentador/hora (h"1) , maispreferivelmente 0,10-0,25 h"1. De preferência, após cercade 2-10 volumes de meio de crescimento fresco terem sidoadicionados, a concentração de levedura é, adequadamente,alta o bastante.
De preferência, uma concentração de levedura fresca decerca de 5-60 gm/litro é crescida. Mais preferivelmente, aconcentração de célula fresca de levedura atinge um estadouniforme de concentração de 10-40 gm/litro e, maispreferivelmente, 15-25 gm/litro, dependendo da concentraçãodo substrato de açúcar no meio de crescimento, e da cepa delevedura selecionada.
Se a concentração de levedura na cultura que flui parafora não é conforme desejado para o segundo estágio, acultura pode ser diluída ou a concentração de levedura podeser aumentada (por exemplo, através de centrifugação ouassentamento) até a concentração de levedura desejada.Fermentação
De acordo com a presente invenção, na etapa (b) , éfornecido um meio de fermentação o qual é substancialmenteisento de matéria particulada e compreende um açúcarfermentável.Na etapa (c) , células frescas de levedura (as quaissão opcionalmente crescidas como parte da etapa (a) ) sãoincubadas no meio de fermentação em uma concentração delevedura de 5-60 g/L durante um tempo e sob condiçõesadequadas para que as células de levedura realizem aconversão do substrato de açúcar em etanol e CO2. Em umamodalidade preferida, a concentração de células de levedurano meio de fermentação é 10-40 gm/litro e, maispreferivelmente, 15-25 gm/litro.
O meio de fermentação compreende um substrato contendoaçúcar e outros nutrientes em quantidades que sãosuficientes para manter o número de células de levedura,mas não aumentar a população de células.
Em uma modalidade preferida da invenção, o meio defermentação compreendendo açúcar fermentável é incubado coma cultura de células frescas de levedura, de modo que aquantidade total de açúcar fermentável é equivalente aaproximadamente duas vezes a concentração em peso do etanoldesejado a ser produzido. Por exemplo, se a concentração deetanol desejada a ser produzido na cultura final apósfermentação anaeróbica é 100 g/litro (equivalente a 12,6%v/v de etanol), então, a quantidade de açúcar fermentávelno meio de fermentação a ser adicionado à cultura decélulas frescas de levedura é de aproximadamente 200gm/litro.
De preferência, a concentração de açúcar fermentávelno meio de fermentação, quando combinada com as célulasfrescas de levedura antes da conversão em etanol, é atécerca de 300 gm/litro, dependendo de qual cepa de leveduraé selecionada e das condições usadas para tanto ocrescimento aeróbico quanto a fermentação anaeróbica. Maispreferivelmente, a concentração de açúcar fermentável estána faixa de 13 0 a 24 0 gm/litro. O meio de fermentação ouquaisquer componentes do mesmo podem ser adicionados àlevedura fresca ou a levedura fresca pode ser adicionado aomeio de fermentação. A adição pode ser como uma únicaadição, contínua ou incrementalmente.
O meio de fermentação também compreende nutrientes, depreferência do tipo definido acima para o crescimento dascélulas de levedura. O tipo e a quantidade de nutrientesrequeridos são dependentes da cepa de levedura selecionadae de sua produção ótima de etanol. Está dentro do escopo dainvenção otimizar os nutrientes. Além disso, está dentro doescopo da invenção otimizar as condições, tais como pH etemperatura. Espera-se que as condições de pH e temperaturapara a etapa de fermentação sejam similares a ou as mesmaspara o crescimento da levedura.Em contraste, ar ou oxigênio gasoso é fornecido e ooxigênio dissolvido é controlado em um nível mínimosuficiente para proporcionar os requisitos oxidativosmínimos para manutenção da levedura e permitir conversãosubstancialmente anaeróbica do açúcar em álcool em umarápida taxa.
Em uma modalidade, as condições de fermentaçãocompreendem um nível de O2 dissolvido abaixo de 500 ppb ou,mais preferivelmente e dependendo da cepa de leveduraselecionada, menos de 250 ppb, mais preferivelmente menosde 50 ppb. Dentro do contexto da invenção, essas condiçõessão consideradas como sendo adequadas para fermentaçãoanaeróbica.
A fermentação é realizada sob condições anaeróbicas emum ou mais meios de fermentação anaeróbicos (por exemplo,um recipiente). Em uma modalidade, as células de levedurasão incubadas em um recipiente e as condições do recipientepodem ser controladas para atingir uma fermentação ótima.
O processo pode ser um processo de cultura embatelada, contínuo ou semi-contínuo. Também, o meio defermentação compreendendo o açúcar fermentável e quaisquernutrientes requeridos podem ser fornecidos, no processo, deuma maneira em batelada, contínua ou semi-contínua ou deuma forma incrementai. A cultura de células frescas delevedura na fermentação anaeróbica pode ser misturada (porexemplo, através de agitação da mistura) ou estática.
A fermentação é deixada processar até que aconcentração de etanol atinja um nível desejado. Nesseestágio, o produto compreende, de preferência, uma misturade etanol em uma concentração de pelo menos cerca de 8% v/ve uma levedura em boa condição física e fisiológica.
De preferência, o teor de etanol atinge cerca de 8-18%, mais preferivelmente 8-16% v/v, mais preferivelmente10-16% v/v e, ainda mais preferivelmente, 12-14% v/v.
As células de levedura são removidas de sua exposiçãoao etanol antes que o etanol atinja uma concentração que éprejudicial às condições da levedura. Isso pode serdeterminado experimentalmente, por exemplo, através damedição do teor de proteína bruta de uma alíquota decélulas de levedura separada da cultura toda e lavada pararemover os componentes aderentes do meio.
Recuperação de levedura e etanol
A levedura pode ser recuperada do meio de fermentaçãousando técnicas convencionais de separação, tais comoassentamento ou, mais preferivelmente, centrifugação. Omeio de separação da levedura do meio de fermentação apósfermentação, mas antes da destilação, ou outroprocessamento, de preferência, minimiza danos à levedura eprevine a perda de etanol durante recuperação da levedura.
Etn uma modalidade, a levedura recuperada é lavada emuma solução aquosa, tal como água, para remover qualquermaterial indesejável da levedura recuperada. A levedurarecuperada está em boa condição física e fisiológica e, depreferência, tem um teor de proteína de cerca de 35-65%,mais preferivelmente cerca de 45-50% e, ainda maispreferivelmente, 40-48%, expressão como N total χ 6,25.
A levedura recuperada pode ser usada como umingrediente alimentício sem outro processamento.
Em uma modalidade, a levedura recuperada do processo éseca, por exemplo, como um ingrediente alimentício desabor.
Em outra modalidade, a levedura recuperada éprocessada para produzir auto-lisatos ou lisatos delevedura com ou sem a remoção de células de levedura nãosubmetidas à Iise ou parcialmente submetidas à Iise. Oauto-lisato ou lisato de levedura é útil para ingredientesalimentícios. Um auto-lisato ou lisato é o produto daautólise ou Iise, respectivamente, incluindo produtossolúveis e insolúveis. Os principais produtos solúveis sãoproteínas, aminoácidos e polissacarídeos ou derivados dosmesmos e os principais produtos autolíticos não solúveissão polissacarídeos substancialmente não degradáveis(através de autólise).
A levedura pode ser ainda processada para fornecerprodutos de extrato de levedura, tais como peptídeos,peptonas, nucleotídeos, aminoácidos ou componentes decélula de levedura específicos, tais como frações deproteína as quais podem, elas mesmas, serem processadaspara produzir outros produtos alimentícios com propriedadesfuncionais específicas, tais como substitutos de clara/gema de ovo.
A levedura, de preferência, fornece entre 45-65% deextrato, de preferência 50-65% de extrato, com relação aopeso da levedura. Outros produtos podem ser recuperados,tais como paredes celulares e componentes de paredescelulares, tais como quitina, glicanas, mananas,oligossacarídeos. Produtos podem também ter aplicação nasindústrias farmacêuticas, de aqua cultura, ração paraanimal e outras.
O licor pode ser destilado para recuperar o etanolusando técnicas padrões. Do ponto de vista da produção deetanol, quanto maior a concentração de etanol alcançadamelhor, uma vez que isso minimiza os custos de destilação.De preferência, a presente invenção fornece etanol em umaconcentração de 8-18%, mais preferivelmente 8-16%, maispreferivelmente 10-14% e, ainda mais preferivelmente, 12-14%. Para proporcionar um licor com alta concentração deetanol através de destilação.
De acordo com a presente invenção, a concentração deetanol está, de preferência, na faixa de cerca de 8-18%,mais preferivelmente 10-16%, mais preferivelmente 12-14%.
Em uma modalidade, o rendimento de extrato de leveduraé até cerca de ;65% e a concentração de etanol é cerca de8%. Em outra modalidade, o rendimento de extrato delevedura é até cerca de 45% e a concentração de etanol écerca de 14%.
De preferência, parte ou todo o processo tem de serrealizado sob condições higiênicas, de modo que qualquer umdos produtos designados para consumo humano irá de encontroaos requisitos regulatórios para produtos de qualidadealimentícia na Austrália e em outros países.
Será apreciado por aqueles habilitados na técnica quenumerosas variações e/ou modificações podem ser feitas nainvenção, conforme mostrado nas modalidades específicas semse desviar do espírito ou escopo da invenção, conformeamplamente descrito. As presentes modalidades devem ser,portanto, consideradas, em todos os aspectos, comoilustrativas e não restritivas.
ExemplosEm um exemplo da invenção, um meio esterilizadocontendo 10 gm por litro de glicose, junto com fontes denitrogênio, fósforo, potássio, magnésio, cálcio, enxofre,elementos vestigiais e vitaminas, foi incubado junto com ummeio de crescimento ativo de uma cepa de Saccharomycescerevisiae em um recipiente Chemostat pré-esterilizado. OpH foi automaticamente controlado a 3,6 através da adiçãode NH4OH e a temperatura controlada a 3 0°C. Oxigêniodissolvido foi automaticamente controlado a 2000 ppb de O2usando injeção de O2 com mistura vigorosa.
Após 10 horas de crescimento em batelada, meio frescoesterilizado contendo 42 g de glicose/litro com fontesproporcionalmente aumentadas dos nutrientes acima foiadicionado continuamente à cultura para obter uma taxa dediluição de 0,10 volumes do fermentador por hora, enquantose mantinha um volume constante através de transbordamentoda cultura. Após 3 0 horas, em uma cultura contínua aerada,um estado uniforme foi alcançado em uma concentração delevedura de 19 g/litro e uma concentração de etanol de<0,5% v/v. A cultura de levedura em transbordamento foicoletada em um recipiente sob agitação, controlado a 3 0°C.
Concentrado de glicose (380 g de glicose/litro) foiadicionado ao recipiente na mesma taxa de fluxo volumétricaque a cultura de levedura, de modo que o fluxo de entradacombinado continha levedura e glicose em concentrações de9,5 e 190 g/litro, respectivamente. Quando o recipienteestava cheio, ele foi desconectado do ar e mantido sobcondições anaeróbicas (<50 ppb de O2) durante 45 horas.
Durante esse momento, a concentração de célula elevou para10,5 g de peso seco/litro em virtude de evolução de CO2 ealgum crescimento anaeróbico e a concentração de etanolelevou para 12,8% v/v.
A cultura da fermentação anaeróbica foi separadaatravés de centrifugação e a levedura re-suspensa em águapara uma concentração de células de 170 g de pesoseco/litro. Essa foi usada para o preparo de extrato delevedura usando tecnologia conhecida.
Um rendimento de 47% (peso seco de 4 7 gm de extrato delevedura por 100 gm em peso de seco de levedura processada)foi obtido a partir da levedura anaeróbica, a qual tinhasido exposta a concentrações de etanol de até 12,8% v/vdurante períodos de até 45 horas.
0 produto tinha um sabor e aroma típicos de extrato delevedura de sabor.
Claims (19)
1. Processo para co-produção de etanol e células delevedura em boa condição física e fisiológica caracterizadopelo fato de compreender:(a) fornecer células de levedura frescas que podemproduzir etanol a partir de açúcares fermentáveis sobcondições adequadas;(b) fornecer um meio de fermentação que ésubstancialmente isento de matéria particulada e o qualcompreende um açúcar fermentável;(c) combinar as células de levedura frescas e o meiode fermentação em uma concentração de 5-60 g/L células delevedura e incubar as células de levedura frescas no meiode fermentação durante um tempo e sob condições adequadaspara que as células de levedura realizem a conversão dosubstrato em etanol;(d) continuação da incubação até que uma concentraçãodesejada de etanol seja produzida e uma ou mais células delevedura estejam em boa condição física e fisiológica.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de:recuperação do etanol.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa derecuperação de uma ou mais células de levedura do meio defermentação em boa condição física e fisiológica.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a cepa de levedura éSaccharomyces, Torula ou Candida.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a cepa de levedura éSaccharomyces eerevisiae ou Saccharomyees bayanus ou umamistura dos mesmos.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a concentração de células delevedura no meio de fermentação está na faixa de 10-40 g/L.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a concentração docarboidrato fermentável no meio de fermentação é 5-300 g/L.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o pH do meio de fermentaçãoestá na faixa de 2,5-6,5.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a temperatura é cerca de 20- 45 °C.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a levedura é incubada nomeio durante 10-50 horas.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a concentração do etanolproduzido é de 8-18% v/v.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a concentração do etanolproduzido é de 8-16% v/v.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a concentração do etanolproduzido é de 10-16% v/v.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a concentração do etanolproduzido é de 12-14% v/v.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a etapa (a) compreende aindao crescimento de uma cultura de células frescas delevedura.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa deprocessamento das células de levedura recuperadas.
17. Produto compreendendo etanol e células de leveduraem boa condição física e fisiológica caracterizado pelofato de que o etanol e as células de levedura são co-produzidas através do processo de acordo com areivindicação 1.
18. Produto compreendendo etanol caracterizado pelofato de que o etanol é produzido através do processo deacordo com a reivindicação 2.
19. Produto compreendendo células de levedura em boacondição física e fisiológica caracterizado pelo fato deque as células de levedura são produzidas de acordo com oprocesso de acordo com a reivindicação 3 e em que ascélulas de levedura têm um teor de proteína de cerca de 35-65%.
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