Comparative study between yeasts immobilized on alumina beads and on membranes prepared by two routes

Abstract

Alumina channeled beads and rough surface membranes prepared from aqueous sols of fibrillar pseudoboehmite are able to immobilize yeasts for ethanol fermentation of sugar solutions. This paper describes comparative results of assays carried out with yeasts immobilized onto alpha-alumina beads and membranes prepared under two different conditions of processing and firing. The fermentation tests evaluated by the decrease of fermentable sugars, referred as Brix degrees per hour, indicated that the yeasts immobilized on beads had similar performance, probably because their surfaces, even being morphologically different, presented the same value of open porosity. One type of membrane (asymmetrical; precursor: pseudoboehmite; firing temperature 1,150ºC; crystal structure; alpha-alumina) had better performance than the other type (asymmetrical; precursor: fibrillar pseudoboehmite plus aluminum hydroxiacetate mixture; 1,150ºC; alpha-alumina) because the yeast cells entered into their porous interior through the surface slits, were immobilized and their growth was easier than on the external surface.<br>Esferas de superfície canelada ou estriada e membranas de textura porosa e superfície rugosa preparadas com sóis aquosos de pseudoboemita fibrillar são capazes de imobilizar leveduras para fermentação alcoólica de soluções aquosas açucaradas. Este artigo descreve os resultados de ensaios levados a efeito com leveduras imobilizadas em esferas e membranas de alumina-alfa, preparadas sob duas diferentes condições de processamento e queima. A fermentação alcoólica dos meios foi acompanhada pelo decréscimo do teor de sólidos solúveis em graus Brix por hora e indicou que as leveduras imobilizadas nas esferas obtidas pelas duas rotas apresentaram desempenho similar, provavelmente por causa de suas superfícies que, mesmo morfologicamente diferentes, apresentaram o mesmo valor de porosidade aberta. Um tipo de membrana (assimétrica; pseudoboemita fibrilar como precursor; temperatura de queima de 1.150ºC; estrutura cristalina de alumina-alfa), levou a melhor desempenho do que outro (assimétrico; mistura de pseudoboemita fibrilar e hidroxiacetato de alumínio como precursor; 1.150ºC; alumina-alfa), provavelmente porque as células de leveduras penetraram no seu interior poroso pelas fendas superficiais, imobilizaram-se e cresceram mais facilmente do que na superfície externa

Preparação de sóis aquosos de pseudoboemita com fibrilas de comprimentos diferentes

“…Foram pipetadas alíquotas de 10 mL após os seguintes tempos de aquecimento (h): 0, 8, 16,24,36,48,60,72,84,96,120,144,168,192,300,400, 500 e 1000. Essas alíquotas foram usadas para caracterização estrutural por difração de raios X e morfologia por microscopia eletrônica de transmissão.…”

“…Essa é uma hipótese a ser estudada com maiores detalhes. Sóis com 168 h de aquecimento, bifásicos permitem produzir membranas assimétricas e esferas caneladas na superfície, constituídas de pseudoboemita fibrilar ou por γ-Al 2 O 3 , que são eficientes para a fixação e o crescimento de microorganismos, especialmente levedura de cerveja [72]. A comparação entre fases de transformação térmica de pseudoboemita fibrilar com 168 h de envelhecimento e microcristais de boemita BC sintética hidrotermicamente com a morfologia de ripas estão descritas [73].…”

Repeated batch fermentation of immobilizedE. coliexpressingVitreoscillahemoglobin for long-term use

“…These include easy separation of product from the growth medium, elimination of the need for a fresh inoculum for each batch, reuse of microorganisms for several cycles, enhanced productivity, lowered contamination risks, and enhanced stability of the ethanologenic strains. [19][20] Immobilized yeast cells have been used in continuous fermentation systems, 1 and carriers such as alginate, chitosan or cellulose have been extensively investigated. 17 Immobilization of microorganisms presents challenges, including carrier gel degradation, limited mass transfer and difussion of nutrients, diffuculties in estimating the effects of immobilization on the metabolism or physiology of the microorganisms, and cell leakage.…”

Área específica, morfologia e estrutura de aluminas obtidas a partir de alguns precursores.

“…(resultados dos últimos cinco anos). Os trabalhos de Xavier et al (1998) e Kiyohara et al (2000) descrevem os métodos de preparação desses compostos, enquanto os trabalhos de e Kiyohara et al (2003) ilustram a aplicação da pseudoboemita fibrilar preparada a partir de alumínio em pó na obtenção de membranas e esferas de αalumina, usadas como suporte para imobilização de células de levedura em processos de fermentação alcoólica. Uma revisão das variações morfológicas apresentadas pelas aluminas formadas a partir da boemita bem cristalizada e de pseudoboemita fibrilar, observadas por microscopia eletrônica de transmissão, foi feita por .…”

“…A decomposição térmica de cristais de sais de alumínio hidratados (cloreto, nitrato, sulfato e hidroxissulfatos ou sulfatos básicos) leva a aluminas de transição e à α-alumina (SATO;OSAWA, IKOMA, 1978;TOMASI;TSUCHIDA et al, 1981). No caso do sulfato de "Al 13 " o estudo teve início com Kiyohara et al (2005) utilizando o procedimento baseado no trabalho desenvolvido por Furrer, Ludwig e Schindler (1992).…”