Efeito da aplicação de ultrassom em fermentação alcoólica de hidrolisado de farelo de arroz desengordurado

O aproveitamento de residuos agroindustriais em bioprocessos apresenta grande relevância nos aspectos economicos e socioambientais. O farelo de arroz desengordurado (FAD), subproduto proveniente do processamento do arroz, possui grande quantidade de carboidratos passiveis de utilizacao em fermentacao alcoolica, alem de diversos outros nutrientes que complementam o substrato. Para fins de melhoria na eficiencia da fermentacao, tecnologias de estimulo ao crescimento celular podem ser empregadas no intuito de aumentar o rendimento do processo. Nesta perspectiva, a aplicacao de energia ultrassonica durante a fermentacao e expressiva, pois diversos estudos demonstraram seus efeitos positivos sobre a fisiologia celular de microrganismos em diversos meios. Com isso, objetivou-se investigar neste estudo, os efeitos gerados pelas ondas ultrassonicas sobre as leveduras no processo de fermentacao alcoolica de hidrolisado de FAD, alem de analisar o aumento na produtividade em bioetanol. Inicialmente foi realizada a hidrolise enzimatica do FAD moido com proteases e amilases, utilizando-se metodologias definidas em estudo anterior (SIEPMANN,2014). A fermentacao alcoolica foi realizada em Erlenmeyers de 500 mL, incubados a 30 oC e 100 rpm, com aplicacao de ultrassom (frequencia de 37 kHz, 15 segundos de intermitencia e 15 minutos de aplicacao total), com variacao no tempo de aplicacao (2a ou 4a hora de fermentacao), potencia nominal do equipamento (40, 70 ou 100%) e tempo de exposicao (5, 10 ou 15 segundos), baseando-se em dois Planejamentos Fatoriais Completos (PFC) 22 definidos em estudo preliminar, com um total de 7 ensaios cada. Para acompanhamento do processo, foram retiradas amostras a cada 2 horas para avaliacao da viabilidade celular, concentracao de biomassa, acucares redutores e concentracao de etanol, avaliando-se os parâmetros de rendimento e produtividade do processo em celulas e em etanol ao longo das 10 horas de fermentacao. Alem disso, foram realizados testes para afericao da potencia de ultrassom absorvida pelo meio de fermentacao, com medida da variacao da temperatura com o tempo de sonicacao. Os resultados mostraram efeitos positivos sobre o crescimento celular em ambos os planejamentos com estimulo ultrassonico, com acrescimo de mais de 160% no numero de celulas em comparacao com o meio controle, onde nao houve a irradiacao. Quando aplicado o ultrassom na 4a hora de fermentacao, obtiveram-se melhores valores para a produtividade em bioetanol logo apos o estimulo (1,5 g·(L·h)-1), representando mais da metade da produtividade total media de todos os ensaios (2,3 g·(L·h)-1). Tais resultados ressaltam que a utilizacao de energia de ultrassom de baixa frequencia pode melhorar o desempenho das celulas de levedura durante a fermentacao de hidrolisado de FAD, sendo viavel sua utilizacao em baixa potencia e por curtos periodos de estimulacao.