Effect of nutrient sources on bench scale vinegar production using response surface methodology Efeito das fontes de nutrientes sobre a produção de vinagre em escala de bancada, usando-se a metodologia de superfície de resposta - Joelma M. Ferreira; Ramdayal Swarnakar; Flávio L. H. da Silva (Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental)
The present work aims to evaluate on a bench scale, the effects of nitrogen and phosphorous nutrient source concentrations in vinegar production, a process that is used by small scale industries in the State of Paraiba. The response surface methodology has been utilized for modeling and optimization of the fermentation process. Initially a 2³ complete factorial design was used, where the effects of initial concentrations of ethyl alcohol, phosphorous and nitrogen sources were observed. After this analysis the concentration range of the nutrient variables were extended and a two level plus a star configuration factorial experimental design was performed. The experimental values are well represented by the linear and quadratic model equations obtained. The optimum concentration of ethanol was 4% in which the yield and the productivity of the acetic acid were maximized to the values of 70% and 0.87 g L-1 h-1 respectively, for a 24 hours fermentation period. The evaluation of the quadratic models showed that the yield of vinegar is maximized from 28.1 to 51.04% and the productivity from 0.69 to 1.29 g L-1 h-1 when the concentration of the nitrogen nutrient in the medium is increased from 0.2 to 2.3 g mL-1. Thus, at the optimized nitrogen nutrient concentration both the yield and the productivity of the vinegar are increased by 1.85 times. Objetivou-se com o presente trabalho, estudar em escala de bancada, os efeitos de concentrações de fontes dos nutrientes nitrogênio e fósforo sobre a produção de vinagre de álcool, um processo muito utilizado nas indústrias de pequeno porte do Estado da Paraíba. A metodologia de superfície de resposta foi usada na modelagem e otimização de processo de fermentação acética. Inicialmente, a metodologia de planejamento fatorial completo 2³ foi utilizada, onde os efeitos das concentrações iniciais de etanol, de fontes de fósforo e de nitrogênio foram observados. Após esta análise as faixas das concentrações iniciais das variáveis de fontes de nutrientes foram ampliadas e o planejamento experimental fatorial do tipo 2² mais configuração estrela foi realizado. Os dados experimentais foram bem representados pelas equações de modelos linear e quadrático obtidos para os dois planejamentos experimentais. As avaliações dos modelos linear e quadrático mostraram que o rendimento de vinagre foi maximizado de 28,1 a 51,4% e a produtividade de 0,69 a 1,29 g L-1 h-1, quando a concentração da fonte do nutriente nitrogênio, no meio, foi aumentada de 0,2 a 2,3 g mL-1. Portanto, na concentração otimizada da fonte de nutriente nitrogênio, o rendimento e a produtividade aumentou 1,85 vezes.