Emprego de membrana na separação de células de Zymomonas mobilis em bioprocessos associados para a produção de etanol e ácido lactobiônico
Resumo
Zymomonas mobilis, bactéria anaeróbia, metaboliza glicose, frutose ou sacarose gerando quantidades equimolares de etanol e CO2. A glicose atua como indutor de glicosefrutose oxidorredutase (GFOR) e glucono--lactonase (GL), enzimas periplasmáticas de Z. mobilis, responsáveis por promover a oxidação de aldoses em ácidos aldônicos e a redução de frutose a sorbitol . Para a obtenção de altos rendimentos em biomassa e etanol em cultivos de Z. mobilis e posterior utilização das células na etapa de bioconversão de lactose e frutose em ácido lactobiônico e sorbitol, respectivamente, têm sido empregadas técnicas de reciclo celular, com destaque para a utilização de membranas. Neste trabalho foi comparado o reciclo de células através de sistemas de membranas cerâmica tubular e polimérica (fibras ocas), ambas de microfiltração e comparadas com os ensaios realizados em bateladas por cortes e por centrifugação. Na etapa inicial, foram realizados testes para definição do tempo de ativação da cultura celular, da forma de inoculação, porcentagem de inóculo empregada e, ainda, como teste preliminar, a determinação da concentração de glicose a ser empregada nos testes. Para a ativação da cultura, foi definido por 10% (v/v) de suspensão celular, onde, em 12 h de cultivo, 4g.L- 1 de biomassa foram obtidos com a utilização do extrato de levedura purificado. Na sequência, os resultados apontaram que, entre os tamanhos de inóculo testados (5 a 20% v/v), maior produção de etanol foi obtido com 15% em volume - em relação ao volume final de meio – ou com a biomassa concentrada. Para a condução dos testes de fermentações, a concentração de substrato empregada foi 80 g.L-1, com a obtenção de 3,4 g.L-1 de células em 6 h de cultivo. O reciclo de células através da centrifugação das células apontou que, nesse sistema de reciclo, foi possível o incremento em termos de crescimento celular e produção de etanol. Resultados semelhantes foram obtidos nos ensaios com reciclo de células nas bateladas por corte. No reciclo através de membranas, com re ação ao crescimento celular, aumento médio de 35% foi observado quando realizada a concentração das células com a membrana cerâmica, fato que não foi observado quando utilizada a membrana polimérica. Em função disto, as células recicladas na membrana cerâmica foram submetidas ao ensaio de bioconversão, com a obtenção de 46% de rendimento em ácido lactobiônico.