Discussão

Os principais objetivos das fermentações em bateladas sequenciais com reciclo de células de P. acidipropionici livres e imobilizadas em montmorilonita K10 foram investigar

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 C o n ce n tra çã o (g L -1) Tempo (h) Sorbitol ácido succínico ácido acético ácido propiônico

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a estabilidade do consumo de substrato e produção dos ácidos orgânicos e verificar se alguma alteração significativa na produção de produtos, crescimento celular ou consumo de substrato ocorria com a imobilização celular, pois alguns trabalhos (Coronorado et al., 2001; Dishisha et al., 2012; Feng et al., 2011; Huang et al., 2002) reportaram que um processo mais eficiente na produção de ácido propiônico era alcançado quando as células eram imobilizadas. Além disso, estes resultados foram importantes para o desenvolvimento futuro de um processo de fermentação contínua. Comparando todos os ciclos de fermentação para células livres e imobilizadas, notou-se que o consumo do substrato, sorbitol, tornou-se mais rápido ao longo dos ciclos, possivelmente devido ao aumento da concentração e adaptação celular.

As concentrações finais de sorbitol, ácidos orgânicos, concentração celular, massa celular úmida final e carbono recuperado para o primeiro, segundo e terceiro ciclos para células livres estão apresentados na Tabela 3.1. A concentração final de ácido succínico aumentou de 6,1±2,1 g L-1 no primeiro ciclo para 14,8±0,9 g L-1 no terceiro ciclo sequencial nas fermentações para células livres. A concentração final de ácido acético permaneceu consideravelmente constante entre 3,3±0,4 g L-1 no primeiro ciclo e 2,0±0,3 g L-1 no terceiro ciclo sequencial. A concentração de ácido propiônico decresceu de 39,5±5,2 g L-1 no primeiro ciclo para 34,4±1,9 g L-1 no terceiro ciclo sequencial. Foi observado o aumento na concentração celular para os experimentos com células livres de 4,3±0,1 g L-1 para 9,9±0,5 g L-1 ao longo dos ciclos. O primeiro ciclo foi iniciado com 5,2±0,3 g de células úmidas e finalizou com 11,0±0,1 g de células úmidas, ao final do segundo ciclo a massa de células úmidas foi de 17,2±0,4 g e ao final do terceiro ciclo a massa de células úmidas foi de 22,0±0,9 g. O carbono recuperado para as fermentações em bateladas sequenciais para células livres foi de 89,2; 72,3 e 74,5 % para o primeiro, segundo e terceiro ciclo, respectivamente. Uma hipótese que pode explicar estes resultados seria que as células usaram aproximadamente 10 % da fonte de carbono para sua manutenção e crescimento no primeiro ciclo, já no segundo e terceiro ciclos, as células usaram ao redor de 30 % devido ao aumento na concentração celular. O coeficiente de manutenção celular para o primeiro ciclo foi 0,039 g g-1 h-1 enquanto para o segundo e terceiro ciclos sequenciais, o coeficiente de manutenção celular aumentou para 0,044 g g-1 h-1 e 0,051 g g-1 h-1, respectivamente (Tabela 3.7). Estes valores estão próximos do valor encontrado na

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literatura utilizando a lactose (concentração inicial de 47,7 g L-1) como fonte de carbono em batelada alimentada, para o qual o coeficiente de manutenção celular foi 0,038 g g-1 h-1 (Goswami e Srivastava 2000).

As concentrações finais de sorbitol, ácidos orgânicos, massa celular úmida e carbono recuperado para o primeiro, segundo e terceiro ciclos para células imobilizadas estão apresentados na Tabela 3.2. O aumento na concentração final de ácido succínico de 8,3±0,3 g L-1 no primeiro ciclo para 11,0±0,7 g L-1 no terceiro ciclo sequencial foi menos significativo que o aumento observado nas fermentações para células livres. A concentração final de ácido acético permaneceu consideravelmente constante em 2,0 g L-1 ao longo dos ciclos. A concentração de ácido propiônico aumentou de 33,1±0,7 g L-1 para 36,6±0,4 g L-1, um pouco maior que a concentração final obtida no terceiro ciclo sequencial para células livres (34,4±1,9 g L-1). Os dados de crescimento celular para os experimentos com células imobilizadas não puderam ser determinados, pois a presença da montmorilonita K10 não permitiu a leitura de OD600 das amostras coletadas ao longo da fermentação, porém as massas de células úmidas no início e no fim de cada ciclo sequencial foram medidas descontando-se o valor da massa úmida de montmorilonita K10. O primeiro ciclo foi iniciado com 5,8±0,2 g de células úmidas finalizou com 16,9±0,4 g de células úmidas, ao final do segundo ciclo a massa de células úmidas foi de 23,5±4,0 g e ao final do terceiro ciclo a massa de células úmidas foi de 28,2±2,6 g. Aparentemente a massa celular úmida ao final de cada ciclo para as células imobilizadas sofreu um aumento mais significativo que para as células livres. É possível que este aumento tenha ocorrido, porém é possível também que ao longo dos ciclos, a montmorilonita tenha adsorvido mais água e assim o maior valor de massa ao final de cada ciclo pode ser devido a este inchamento da montmorilonita, pois a massa de células úmidas é determinada descontando-se a massa de montmorilonita úmida inicial. Nas fermentações em bateladas sequenciais para células imobilizadas, com exceção do valor de carbono recuperado para o primeiro ciclo (64,3 %), os valores do segundo (75,2 %) e terceiro (72,9 %) ciclos sequenciais estão bem próximos daqueles encontrados para as fermentações com células livres. O baixo valor de carbono recuperado para o primeiro ciclo utilizando células imobilizadas pode ser devido ao estresse sofrido pelas células diante da alteração do microambiente com a presença da

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montmorilonita K10, fazendo com que o gasto para manutenção celular seja maior, assim a produção de produtos é menor.

Tabela 3.1 Concentração final de sorbitol, ácidos orgânicos, células, massa celular úmida

final e carbono recuperado para as fermentações por P. acidipropionici livre nos três ciclos sequenciais

1° ciclo 2° ciclo 3° ciclo

Sorbitol (g L-1) 13,3±0,9 1,2±1,3 0,0±0,0

Ácido succínico (g L-1) 6,1±2,1 10,0±1,3 14,8±0,9

Ácido acético (g L-1) 3,3±0,4 2,2±0,1 2,0±0,3

Ácido propiônico (g L-1) 39,5±5,2 35,8±1,4 34,4±1,9

Concentração celular (g L-1) 4,3±0,1 6,1±0,3 9,9±0,5

Massa celular úmida (g) 11,0±0,1 17,2±0,4 22,0±0,9

Carbono recuperado (%) 89,2 72,3 74,5

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Tabela 3.2 Concentração final de sorbitol, ácidos orgânicos, massa celular úmida final e

carbono recuperado para as fermentações por P. acidipropionici imobilizada nos três ciclos sequenciais

1° ciclo 2° ciclo 3° ciclo

Sorbitol (g L-1) _{0,2±0,3 0,0±0,0 0,0±0,0}

Ácido succínico (g L-1) _{8,3±0,3 11,7±0,6 11,0±0,7}

Ácido acético (g L-1) _{2,0±0,1 2,4±0,1 2,0±0,2}

Ácido propiônico (g L-1) _{33,1±0,7 37,2±0,6 36,6±0,4}

Massa celular úmida (g) _{16,9±0,4 23,5±4,0 28,2±2,6}

Carbono recuperado (%) 64,3 75,2 72,9

n=4; 𝑥̅ ± 𝑠

As Figuras 3.19, 3.20 e 3.21 abaixo apresentam uma comparação do perfil das células de P. acidipropionici livres versus células de P. acidipropionici imobilizadas em montmorilonita K10 para o consumo do sorbitol, produção do ácido succínico, ácido acético e ácido propiônico para o primeiro, segundo e terceiro ciclo em batelada sequencial, respectivamente. No primeiro ciclo de fermentação em batelada sequencial (Figura 3.19), o perfil do consumo do sorbitol, produção de ácido succínico e ácido propiônico para células livres e imobilizadas é bastante semelhante, a maior diferença está no perfil de produção do ácido acético. Observando a Figura 3.19, nota-se que a produção do ácido acético para as fermentações com células livres foi maior e mais rápida que para as fermentações com células imobilizadas, onde a produção de ácido acético iniciou-se após 24 h. A Figura 3.20 apresenta o perfil de consumo de substrato (sorbitol) e produção de produtos (ácido succínico, acético e propiônico) para o segundo ciclo de fermentação em batelada sequencial. Nesta figura observa-se que os perfis de consumo do sorbitol e produção dos produtos para as fermentações com células livres e imobilizadas estão ainda mais semelhantes comparados aos da Figura 3.19. Apenas o perfil de produção do ácido succínico para as fermentações com células livres e imobilizadas está um pouco diferente,

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no entanto as concentrações finais são muito próximas. Finalmente, na Figura 3.21 podem ser observados os perfis de consumo do sorbitol e produção dos ácidos succínico, acético e propiônico para o terceiro ciclo de fermentação em batelada sequencial para células livres e imobilizadas. Neste caso, os perfis estão notadamente mais semelhantes sendo que a concentração final do ácido succínico para as fementações com células livres foi um pouco maior que para as fermentações com células imobilizadas.

Figura 3.12 Comparação do perfil de fermentação do sorbitol para as células de P.

acidipropionici livres e imobilizadas para o primeiro ciclo de fermentação em batelada

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Figura 3.13 Comparação do perfil de fermentação do sorbitol para as células de P.

acidipropionici livres e imobilizadas para o segundo ciclo de fermentação em batelada

sequencial.

Figura 3.14 Comparação do perfil de fermentação do sorbitol para as células de P.

acidipropionici livres e imobilizadas para o terceiro ciclo de fermentação em batelada

sequencial.

Os valores médios de produtividade de ácido propiônico para as fermentações em batelada sequencial com células livres foram 0,60; 0,50 e 0,50 g L-1 h-1 para o primeiro, segundo e terceiro ciclos sequenciais, respectivamente (Tabela 3.3) e para células

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imobilizadas, os valores foram 0,47; 0,53 e 0,53 g L-1 h-1 para o primeiro, segundo e terceiro ciclos sequenciais, respectivamente (Tabela 3.4). Portanto, tanto nos experimentos com células livres como nos experimentos com células imobilizadas, a produção de ácido propiônico permaneceu estável após 210 h de fermentação utilizando reciclo celular. O valor médio para a produtividade do ácido succínico nos experimentos com células livres aumentou de 0,09 g L-1 h-1 no primeiro ciclo para 0,20 g L-1 h-1 no terceiro ciclo sequencial. Já para os experimentos com células imobilizadas este aumento não foi tão expressivo, aumentando de 0,12 g L-1 h-1 no primeiro ciclo para 0,17 g L-1 h-1 no terceiro ciclo. Para o ácido acético, a produtividade diminuiu de 0,05 g L-1 h-1 no primeiro ciclo para 0,03 g L-1 h- 1

no terceiro ciclo sequencial para os experimentos com células livres e permaneceu com a produtividade de 0,03 g L-1 h-1 ao longo dos ciclos para os experimentos com células imobilizadas. A produtividade celular média, conforme o esperado aumentou de 0,06 g L-1 h-1 no primeiro ciclo para 0,14 g L-1 h-1 no terceiro ciclo sequencial para células livres (Tabela 3.3). No trabalho de Blanc et al., (1987) utilizando uma mistura de açúcares obtida a partir da hidrólise de dejetos domésticos em um processo de fermentação em batelada, a produtividade do ácido propiônico foi similar (0,4 g L-1 h-1), no entanto, a produtividade do ácido acético foi maior (0,10 g L-1 h-1) que utilizando o sorbitol como fonte de carbono. Outro trabalho na literatura reporta as produtividades do ácido propiônico utilizando a xilose e o melaço do sabugo de milho em batelada alimentada como 0,23 e 0,28 g L-1 h-1, respectivamente (Liu et al., 2012). A produtividade do ácido propiônico a partir do glicerol foi estudada utilizando células imobilizadas em PEI-Poraver e em PEI-Luffa e as produtividades foram 0,86 e 0,29 g L-1 h-1, respectivamente (Dishisha et al., 2012).

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Tabela 3.3 Produtividade de ácidos orgânicos e células para a fermentação do sorbitol por

P. acidipropionici livre nos três ciclos sequenciais

1° ciclo 2° ciclo 3° ciclo

Ácido succínico (g L-1 h-1) 0,09 0,10 0,20

Ácido acético (g L-1 h-1) 0,05 0,03 0,03

Ácido propiônico (g L-1 h-1) 0,60 0,50 0,50

Células (g L-1 h-1) 0,06 0,09 0,14

Tabela 3.4 Produtividade de ácidos orgânicos e células para a fermentação do sorbitol po

P. acidipropionici imobilizada nos três ciclos sequenciais

1° ciclo 2° ciclo 3° ciclo

Ácido succínico (g L-1 h-1) _{0,12 0,17 0,17}

Ácido acético (g L-1 h-1) _{0,03 0,03 0,03}

Ácido propiônico (g L-1 h-1) _{0,47 0,53 0,53}

A razão molar ácido propiônico/ácido acético (P/A) aumentou de 9,7 no primeiro ciclo para 13,8 no terceiro ciclo sequencial para as fermentações com células livres (Tabela

3.5) e de 13,1 para 14,8 para as fermentações com células imobilizadas (Tabela 3.6). Liu et

al., (2011) obtiveram a razão molar P/A de 27,1 utilizando glicerol e de 3,63 utilizando a

glicose como fonte de carbono. Outro estudo, também utilizando o glicerol como fonte de carbono, obteve a razão mássica P/A de 13,10 g g-1 (razão molar P/A de 10,6 mol mol-1) (Zhu et al., 2010) que é semelhante a razão molar P/A para o primeiro ciclo (9,7 mol mol-1) utilizando o sorbitol como fonte de carbono. A razão molar ácido propiônico/ácido succínico (P/S) diminuiu de 10,3 no primeiro ciclo para 3,7 no terceiro ciclo sequencial para as fermentações com células livres (Tabela 3.5) e de 6,4 para 5,3 para as fermentações com células imobilizadas (Tabela 3.6).

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Tabela 3.5 Razões molares de ácido propiônico/ácido acético (P/A) e ácido

propiônico/ácido succínico (P/S) para a fermentação do sorbitol por P. acidipropionici livre nos três ciclos sequenciais

Razão P/A (mol mol-1) Razão P/S (mol mol-1)

1° ciclo 9,7 10,3

2° ciclo 13,0 5,7

3° ciclo 13,8 3,7

Tabela 3.6 Razões molares de ácido propiônico/ácido acético (P/A) e ácido

propiônico/ácido succínico (P/S) para a fermentação do sorbitol por P. acidipropionici imobilizada nos três ciclos sequenciais

Razão P/A (mol mol-1) Razão P/S (mol mol-1)

1° ciclo _{13,1 6,4}

2° ciclo _{12,8 5,1}

3° ciclo _{14,8 5,3}

O valor mais significativo para o rendimento do ácido propiônico (YAP/S) foi 0,613 g g-1 no primeiro ciclo para as fermentações com células livres (Tabela 3.7). Este valor é maior do que os valores de rendimento encontrados na literatura. Por exemplo; Blanc et al., (1987) obtiveram o rendimento para o ácido propiônico de 0,552 g g-1 utilizando uma mistura de açúcares a partir da hidrólise de dejetos domésticos; Zhang e Yang (2009) utilizaram uma cultura adaptada de P. acidipropionici em fermentação em reator de leito fluidizado (FBB) e obtiveram o rendimento YAP/S de 0,59±0,02. Liu et al., (2011) obtiveram rendimentos YAP/S de 0,475±0,017 e de 0,303±0,012 a partir do glicerol e da glicose, respectivamente. Estes valores de YAP/S estão próximos ao valor obtido para as fermentações com células imobilizadas que foi de 0,459 g g-1 no segundo ciclo (Tabela

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rendimento para o ácido propiônico de 0,74 mol mol-1 (0,595 g g-1), enquanto que neste trabalho, utilizando o sorbitol em fermentação com células livres, foi possível obter um rendimento de 1,508 mol mol-1 (0,613 g g-1) para o ácido propiônico. As Tabelas 3.7 e 3.8 apresentam o rendimento do ácido acético a partir do sorbitol para fermentações com células livres e imobilizadas, YAA/S, igual a 0,029 g g-1 e 0,028 g g-1 para o terceiro ciclo, respectivamente. Estes resultados são similares àquele obtido por Zhang e Yang (2009) de 0,027±0,003 g g-1 usando uma cultura adaptada de P. acidipropionici em fermentação em reator de leito fluidizado (FBB). Blanc et al., (1987) obtiveram maior valor de YAA/S (0,140 g g-1) a partir de uma mistura de açúcares. O resultado mais interessante para o rendimento do ácido succínico a partir do sorbitol, YAS/S, na Tabela 3.7 é para o terceiro ciclo (0,212 g g-1). Zhang e Yang (2009) obtiveram um resultado menor para o rendimento do ácido succínico, YAS/S, (0,073±0,002 g g-1). Neste estudo os maiores rendimentos de células a partir do sorbitol, YX/S, foram 0,366 g g-1 no primeiro ciclo para as fermentações com células livres (Tabela 3.7) e de 0,381 g g-1 no segundo ciclo para as fermentações com células imobilizadas (Tabela 3.8) estes resultados são similares a 0,362 g g-1 obtido por Goswami e Srivastava (2000) utilizando lactose como fonte de carbono. Os maiores valores de rendimento dos ácidos orgânicos com respeito à biomassa obtidos foram: YAP/X = 1,673 g g-1, para o primeiro ciclo com células livres e 1,644 g g-1, para o terceiro ciclo com células imobilizadas; YAA/X = 0,143 g g-1, para o primeiro ciclo com células livres e 0,104 g g-1, para o terceiro ciclo com células imobilizadas; YAS/X = 0,760 g g-1, para o terceiro ciclo com células livres e 0,518 g g-1, para o terceiro ciclo com células imobilizadas, isso indica que nestes casos houve menor formação de biomassa em relação aos ácidos orgânicos produzidos. Os menores valores de rendimento dos ácidos orgânicos com respeito à biomassa foram: YAP/X = 1,288 g g-1 (para o segundo ciclo com células livres) e 0,729 g g-1 (para o primeiro ciclo com células imobilizadas); YAA/X = 0,090 g g-1 (para o segundo ciclo com células livres) e 0,046 g g-1 (para o primeiro ciclo com células imobilizadas); YAS/X = 0,264 g g-1 (para o primeiro ciclo com células livres) e 0,187 g g-1 (para o primeiro ciclo com células imobilizadas), isso indica que nestes ciclos houve maior formação de biomassa em relação aos ácidos orgânicos produzidos. Para os experimentos com células livres, o coeficiente de manutenção celular, m, para o primeiro ciclo foi 0,039 g g-1 h-1 enquanto para o segundo e terceiro ciclos sequenciais, o coeficiente de manutenção celular aumentou

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para 0,044 g g-1 h-1 e 0,051 g g-1 h-1, respectivamente (Tabela 3.7). Para os experimentos com células imobilizadas, o coeficiente de manutenção celular, m, para o primeiro ciclo foi 0,023 g g-1 h-1 enquanto para o segundo e terceiro ciclos sequenciais, o coeficiente de manutenção celular aumentou para 0,038 g g-1 h-1 e 0,053 g g-1 h-1, respectivamente (Tabela 3.8). Estes valores estão próximos do valor encontrado na literatura utilizando a lactose (concentração inicial de 47,7 g L-1) como fonte de carbono em batelada alimentada, para o qual o coeficiente de manutenção celular foi 0,038 g g-1 h-1 (Goswami e Srivastava, 2000).

Tabela 3.7 Coeficientes de rendimento e de manutenção celular para a fermentação do

sorbitol por P. acidipropionici livre nos três ciclos sequenciais

1° ciclo 2° ciclo 3° ciclo

YX/S (g g-1) 0,366 0,326 0,279 YAS/S (g g-1) 0,097 0,132 0,212 YAA/S (g g-1) 0,052 0,029 0,029 YAP/S (g g-1) 0,613 0,419 0,438 YAS/X (g g-1) 0,264 0,404 0,760 YAA/X (g g-1) 0,143 0,090 0,102 YAP/X (g g-1) 1,673 1,288 1,570 m (g g-1 h-1) 0,039 0,044 0,051

YX/S: rendimento da biomassa com respeito ao substrato; YAS/S: rendimento do ácido succínico com respeito

ao substrato;YAA/S: rendimento do ácido acético com respeito ao substrato; YAP/S: rendimento do ácido

propiônico com respeito ao substrato; YAS/X: rendimento do ácido succínico com respeito à biomassa; YAA/X:

rendimento do ácido acético com respeito à biomassa; YAP/X: rendimento do ácido propiônico com respeito à

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Tabela 3.8 Coeficientes de rendimento e de manutenção celular para a fermentação do

sorbitol por P. acidipropionici imobilizada nos três ciclos sequenciais

1° ciclo 2° ciclo 3° ciclo

YX/S (g g-1) 0,614 0,381 0,271 YAS/S (g g-1) 0,115 0,167 0,141 YAA/S (g g-1) 0,028 0,034 0,028 YAP/S (g g-1) 0,447 0,459 0,446 YAS/X (g g-1) 0,187 0,439 0,518 YAA/X (g g-1) 0,046 0,089 0,104 YAP/X (g g-1) 0,729 1,205 1,644 m (g g-1 h-1) _{0,023 0,038 0,053}

YX/S: rendimento da biomassa com respeito ao substrato; YAS/S: rendimento do ácido succínico com respeito

ao substrato;YAA/S: rendimento do ácido acético com respeito ao substrato; YAP/S: rendimento do ácido

propiônico com respeito ao substrato; YAS/X: rendimento do ácido succínico com respeito à biomassa; YAA/X:

rendimento do ácido acético com respeito à biomassa; YAP/X: rendimento do ácido propiônico com respeito à

biomassa; m: coeficiente de manutenção celular.

Para as fermentações em bateladas sequenciais com células livres, a taxa de consumo de substrato (sorbitol) e a taxa de crescimento celular foram semelhantes em cada ciclo. A taxa de produção de ácido succínico aumentou de 0,022 g h-1 para 0,053 g h-1 enquanto as taxas de ácido acético (de 0,012 g h-1 para 0,007 g h-1) e de ácido propiônico (de 0,137 g h-1 para 0,109 g h-1) diminuíram ao longo dos ciclos. A taxa específica de crescimento celular (µX) permaneceu constante ao longo dos ciclos (0,014 h-1) (Tabela 3.9). Nas fermentações em bateladas sequenciais para células imobilizadas, as taxas de

consumo de substrato (sorbitol) também permaneceram praticamente constantes ao longo dos ciclos, porém a taxa de produção celular diminuiu de 0,159 para 0,066 g h-1. Diferente do que ocorreu para as fermentações com células livres, não foi observado aumento na taxa de produção de ácido succínico nos experimentos de fermentação com células imobilizadas nem a diminuição nas taxas de produção do ácido acético e do ácido propiônico, em todos

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os casos os valores de taxa permaneceram constantes ao longo dos ciclos. A taxa específica de crescimento celular permaneceu constante e com o mesmo valor obtido para as fermentações com células livres (0,014 h-1) (Tabela 3.10). Zhang e Yang (2009) obtiveram 0,050±0,002 h-1 para a taxa específica de crescimento celular trabalhando com a cultura selvagem de P. acidipropionici e um valor ainda maior (0,16±0,02 h-1) foi obtido trabalhando com a cultura adaptada em fermentação com células livres.

Tabela 3.9 Taxas instantâneas e taxa específica de crescimento celular para a fermentação

do sorbitol por P. acidipropionici livre nos três ciclos sequenciais

1° ciclo 2° ciclo 3° ciclo

rs=-dS/dt (g h-1) -0,224 -0,272 -0,250 rp(AS)=dP/dt (g h-1) 0,022 0,036 0,053 rp(AA)=dP/dt (g h-1) 0,012 0,008 0,007 rp(AP)=dP/dt (g h-1) 0,137 0,114 0,109 rx=dX/dt (g h-1) 0,082 0,089 0,070 µx=1/X(dX/dt) (h-1) 0,014 0,014 0,014

rs taxa instantânea de consumo de substrato; rp(AS) taxa instantânea de produção de ácido succínico; rp(AA) taxa

instantânea de produção de ácido acético; rp(AP) taxa instantânea de produção de ácido propiônico; rx taxa

58

Tabela 3.10 Taxas instantâneas e taxa específica de crescimento celular para a fermentação

do sorbitol por P. acidipropionici imobilizada nos três ciclos sequenciais

1° ciclo 2° ciclo 3° ciclo

rs=-dS/dt (g h-1) -0,258 -0,251 -0,244 rp(AS)=dP/dt (g h-1) 0,030 0,042 0,034 rp(AA)=dP/dt (g h-1) 0,007 0,008 0,007 rp(AP)=dP/dt (g h-1) 0,116 0,115 0,109 rx=dX/dt (g h-1) 0,159 0,095 0,066 µx=1/X(dX/dt) (h-1) 0,014 0,014 0,014

rs taxa instantânea de consumo de substrato; rp(AS) taxa instantânea de produção de ácido succínico; rp(AA) taxa

instantânea de produção de ácido acético; rp(AP) taxa instantânea de produção de ácido propiônico; rx taxa

instantânea de crescimento celular; µx taxa específica de crescimento celular.

A Figura 3.22 abaixo apresenta a fermentação do sorbitol para células livres e imobilizadas em montmorilonita K10 realizada em biorreator Infors HT modelo Multifors. A diferença no aspecto do meio de fermentação para as células de P. acidipropionici livres e imobilizadas é notável. Na dorna da esquerda está apresentada a fermentação do sorbitol com células de P. acidipropionici livres, o meio de fermentação está translúcido, pois esta imagem foi feita no início da fermentação, portanto a densidade celular ainda era baixa. Na dorna da direita está apresentada a fermentação do sorbitol com células de P.

acidipropionici imobilizadas em montmorilonita K10, o meio apresenta uma coloração

59

Figura 3.15 Fermentação do sorbitol com células de P. acidipropionici livres (à esquerda)

e células de P. acidipropionici imobilizadas em montmorilonita K10 (à direita) no início da fermentação.

A Figura 3.23 apresenta a dorna em que foi realizada a fermentação do sorbitol com células de P. acidipropionici imobilizadas em montmorilonita K10 ao final da fermentação após 1 hora sem agitação. Nesta figura é possível observar que houve a separação da montmorilonita K10 e das células do meio líquido, pois a fase superior ficou translúcida indicando que as células adsorvidas à montmorilonita K10 decantaram. Para o experimento com células de P. acidipropionici livres não foi observada a separação das células do meio líquido após 1 hora sem agitação no final da fermentação. A Figura 3.24 mostra que após 1 hora sem agitação o meio permanece turvo, o que indica a suspensão das células de P. acidipropionici. Portanto a imobilização das células de P. acidipropionici em montmorilonita K10 facilitou a separação das células do meio de fermentação, possibilitando a formação de uma fase superior translúcida, o que indica que as células foram removidas pela montmorilonita K10 e decantadas.

60

Figura 3.16 Separação da montmorilonita K10 e células de P. acidipropionici do meio

líquido na fermentação do sorbitol após 1 hora sem agitação ao final da fermentação.

Figura 3.17 Fermentação do sorbitol com células de P. acidipropionici livres após 1 hora

61