Production of 2,3-Butanediol from Sucrose by Klebsiella pneumoniae NRRL B199 in Batch and Fed-Batch Reactors

• Main Authors: Mauricio M. Silveira, M. Berbert-Molina, A. M. R. Prata, W. Schmidell
• Format: Article
• Language: English
• Published: Instituto de Tecnologia do Paraná (Tecpar) 1998-01-01
• Series: Brazilian Archives of Biology and Technology
• Subjects: Klebsiella pneumoniae; 2,3-butanediol; fed-batch process
• Online Access: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-89131998000300009
• ISSN: 1516-8913; 1678-4324

In batch mode, Klebsiella pneumoniae growth and 2,3-butanediol/acetoin formation are increasingly inhibited by initial sucrose concentrations (S0) over 60 g/L. At non inhibitory conditions, a maximum sucrose consumption rate of 1,5 g/L/h was measured. With S0=204 g/L however, this rate decreased to 0.15 g/L/h. K. pneumoniae fermented 204 g/L sucrose to produce 84.3 g/L of a mixture 2,3-butanediol/acetoin with a yield of 0.41 g/g and a productivity of 1.06 g/L/h. Higher oxygen transfer rates improved the overall process rate but the product yield was reduced. Avoiding substrate inhibition, by performing the fermentation in fed-batch mode, a final 2,3-butanediol/acetoin concentration of 80.0 g/L was achieved. In this case, a productivity of 2.63 g/L/h and a product yield of 0.37 g/g were calculated.<br>Em regime descontínuo, o crescimento celular e a formação de 2,3-butanodiol/acetoína por Klebsiella pneumoniae sofrem inibição por concentrações iniciais de sacarose (S0) acima de 60 g/L. Sob condições não inibidoras, uma velocidade máxima de consumo de sacarose de 1,5 g/L/h foi observada. Entretanto, com S0 = 204 g/L, esta velocidade decresceu para 0,15 g/L/h. A fermentação de 204 g/L de sacarose por K. pneumoniae levou à formação de 84,3 g/L de mistura 2,3-butanodiol/acetoína, com uma conversão de 0,41 g/g e uma produtividade de 1,06 g/L/h. Um maior suprimento de oxigênio aumentou a velocidade global do processo mas reduziu a conversão em produto. Em regime descontínuo alimentado, a inibição foi evitada, tendo sido atingida uma concentração final de produtos de 80,0 g/L, com uma produtividade de 2,63 g/L/h e uma conversão de 0,37 g/g.