BRPI1106666A2

BRPI1106666A2 - processo enzimático a frio para produção de etanol

Info

Publication number: BRPI1106666A2
Application number: BRPI1106666A
Authority: BR
Inventors: Eduardo Cauduro Mallmann
Original assignee: Eduardo Cauduro Mallmann; Green Biorefineries Micro Destilarias Sustentáveis S A
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2016-01-19
Also published as: UY34438A; WO2013067611A1

Abstract

processo enzimático a frio para produção de etanol é descrito um processo enzimático a frio para produção de etanol com fermentação e sacarificação a frio de forma simultânea utilizando enzimas hidrolisadoras de amido e leveduras, em condições específicas de temperatura, de agitação e de ph, de acordo com a biomassa utilizada.

Description

PROCESSO ENZIMÁTICO A FRIO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção descreve um processo enzimático a frio para produção de etanol. Mais especifícamente compreende um processo que utiliza enzima hidrolisadora de amido para fermentação e sacarificação a frio de forma simultânea.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os biocombustíveis têm demonstrado um grande potencial para a substituição em escala maior dos derivados de petróleo. Cana-de-açúcar, milho, beterraba, oleaginosas como a soja, mamona, dendê, alem de biomassa vegetal como celulose, hemicelulose e lignina se apresentam como fontes interessantes para a geração deste tipo de combustível. O etanol (CH3 CH2OH), também chamado álcool etílico e, na linguagem corrente, simplesmente álcool, é uma substância orgânica obtida da fermentação de açúcares, hidratação do etileno ou redução a acetaldeído.

No Brasil, o etanol é muito utilizado como combustível de motores de explosão, constituindo assim um mercado em ascensão para um combustível obtido de maneira renovável e o estabelecimento de uma indústria de química de base, sustentada na utilização de biomassa de origem agrícola e renovável. O processo de produção de etanol divide-se em três grandes etapas: a) preparo da matéria-prima, com o pré-cozímento até a gelatinização, hidrólise/sacarificação com a adição de α-amilase e glucoamilase (sacarificante); fermentação e destilação. A hidrólise enzimática e a fermentação podem ocorrer em separado ou simultaneamente.

No caso de ocorrer em separado, a vantagem é a possibilidade de otimização das temperaturas da hidrólise enzimática e da fermentação, onde na hidrólise enzimática a celulose é quebrada em celobiose, e esta é, subsequentemente, convertida em duas moléculas de glicose pela β-glucosidase.Entretanto, a atividade da endoglucanase é inibida pela celobiose e a da β-glucosidase pela glicose. A sacarificação e fermentação simultâneas é uma forma de evitar a inibição enzimática, uma vez que à medida que a glicose está sendo formada, também está sendo consumida para a produção de etanol, levando a uma maior conversão de celulose. Neste processo, é requerida uma condição intermediária de temperatura para as enzimas e para a levedura adicionada, uma vez que a temperatura ótima para a sacarificação é cerca de 552C e 306C para a fermentação.

No entanto, em ambos os processos de fermentação e de sacarificação de forma simultânea utilizando enzimas hidrolisadoras de amido e leveduras, são requeridas condições de temperatura e de agitação especificas e de acordo com a biomassa utilizada, em um complexo processo que engloba diversas operações, entre as quais a hidrólise da celulose.

Dessa forma, é objeto da presente invenção um processo enzimático a frio para produção de etanol que utiliza enzima hidrolisadora de amido para fermentação e sacarificação a frio de forma simultânea, com condições específicas de temperatura, agitação e pH.

SUMÁRIO A invenção provê um processo enzimático a frio para produção de-------- etanol com hidrolisação do amido granular sem a necessidade dos convencionais processos de gelatinização e liquefação. A invenção provê um processo enzimático a frio para produção de etanoí que elimina a necessidade de ativadores como cálcio e soda cáustica para ampliar a atividade enzimática. A invenção provê um processo enzimático a frio para produção de etanol que provê maior produção de etanol por quilo de biomassa. A invenção provê um processo enzimático a frio para produção de etanol que reduz a necessidade de energia para o aquecimento das dornas. A invenção provê um processo enzimático a frio para produção de etanol que elimina as perdas de vitaminas e aminoácidos essenciais no processo de fermentação e sacarificação simultâneo a frio. A invenção provê um processo enzimático a frio para produção de etanol que provê menor produção de glicerina quando comparado com os processos a quente, com redução de cerca de 20%.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A figura t apresenta o gráfico comparando o pH do amido e o pH do etanol armazenado em dornas DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO O processo enzimático a frio para produção de etanol, objeto da presente invenção, compreende em uma primeira etapa a desintegração da matéria-prima, selecionada dentre grãos, raízes ou tubérculos. A desintegração é preferentemente realizada com peneira de 0.8mm de granulometria, seguida da hidratação da matéria-prima na proporção de 04 litros por quilo no caso de grãos e de 1 litro por quilo no caso de raízes e tubérculos.

No caso de raízes e tubérculos, previamente à etapa de desintegração é realizada a lavagem e o descascamento da matéria prima, seguida de cominuição.

Em uma segunda etapa, a matéria-prima desintegrada e hidratada é armazenada em dornas para a adição de enzima hidrolisadora entre 0,02 e 0,08% em peso de biomassa e de leveduras entre 0,095% a 0,0105 para a quebra das moléculas de sacarose. O pH da biomassa estocada nas dornas deve estar entre 3.8 e 4,5, conforme apresentado na figura 1, e a temperatura entre 313C e 33SC, com agitação constante para manter os sólidos em suspensão por até 75 horas. REIVINDICAÇÕES:

Claims

1. PROCESSO ENZIMÁTICO A FRIO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL caracterizado por compreender as etapas de: a) desintegração da matéria-prima, selecionada dentre grãos, raízes ou tubérculos; b) hidratação da matéria-prima c) adição de enzima hidrolisadora entre 0,02 e 0,08% em peso de biomassa; d) adição de leveduras entre 0,095% a 0,0105; e) controle do pH da biomassa entre 3.8 e 4,5; f) controle da temperatura da biomassa entre 31SC e 33QC g) agitação constante por até 75 horas.

2. PROCESSO ENZIMÁTICO A FRIO PARA PRODUÇÃO DE ETANOL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de previamente à etapa de desintegração das raízes e tubérculos ser realizada a lavagem e o descascamento da matéria prima, seguida da cominuição.