Propionic acid production using lactic acid fermentated from sugars of sugar cane

Orientador: Maria Regina Wolf MacielDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: O presente trabalho descreve o estudo realizado para avaliar a viabilidade da produção de dois ácidos por uma metodologia nova e livre de sínteses químicas. Para a produção do ácido láctico, analisou-se o comportamento de três cepas bacterianas diferentes na fermentação do melaço de cana-de-açúcar: Lactobacillus delbrueckii, Leuconostoc mesenteroides e Lactobacillus plantarum. Foram realizados estudos em shaker, para simular o comportamento desses microrganismos frente a diferentes condições de temperatura (de acordo com cada bactéria), de concentrações de sacarose (15 g/L, 25 g/L e 35 g/L, aproximadamente) e de extrato de levedura (2 g/L, 4g/L e 6 g/L). Posteriormente, as melhores condições obtidas para cada bactéria foram reproduzidas em fermentador de grande volume, com controle de pH para avaliar a viabilidade do processo. A segunda etapa consistiu na aplicação do ácido láctico, obtido via fermentação, como substrato para a produção do ácido propiônico pela bactéria Propionibacterium acidipropionici. A manutenção da cepa e a preparação do pré-inóculo foram constituídos de lactato de sódio, em concentrações progressivas, até que a mesma estivesse pronta para ser inserida no meio de fermentação. Por ser um microrganismo anaeróbio, foi utilizada a alimentação de N2 ao reator, previamente ao início do processo, para manutenção da vida da cepa durante o processo, que contou com controle de pH, agitação e, consequentemente, taxa de formação de O2 durante o processo. Todas as amostras retiradas durante os processos foram quantificadas com relação aos açúcares e aos ácidos em cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).Abstract: This paper describes the study conducted to evaluate the feasibility of production of two acids by a new methodology free of chemical syntheses. For the production of lactic acid, the behavior of three different bacterial strains in the fermentation of sugar cane molasses were analyzed: Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus plantarum and Leuconostoc mesenteroides. Shaker studies were performed to simulate the behavior of these micro-organisms to different temperature conditions (in accordance with each bacterium), and concentrations of sucrose (15 g/L 25 g/L and 35 g/L, approximately), and yeast extract (2 g/L, 4g/L and 6 g/L). Subsequently, the best conditions obtained for each bacterium were reproduced in large volume fermenter with pH control to assess the viability of the process. The second step consisted of the application of lactic acid obtained through fermentation, as a substrate for the production of propionic acid by the bacterium Propionibacterium acidipropionici. The maintenance of strains and the preparation of the pre-inoculum consisted of sodium lactate at progressive concentrations until it was ready to be inserted into the fermentation medium. Being an anaerobic microorganism, it was used to feed the reactor N2, prior to the start of the process, to maintain the life of the strain during the process, which had control of pH, agitation and the consequent rate of formation of O2 during the process. All samples taken during the process were quantified with respect to sugars and acids in high performance liquid chromatography (HPLC).MestradoDesenvolvimento de Processos QuímicosMestra em Engenharia Químic