Export iten: EndNote BibTex

Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2204
???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Produção de enzimas e bioetanol a partir de matérias-primas amiláceas e resíduos de hortifruti
???metadata.dc.creator???: Devos, Rafaela Julyana Barboza 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Colla, Luciane Maria
???metadata.dc.description.resumo???: Constantemente são avaliadas estratégias para reduzir o uso de produtos fósseis que contribuem com a emissão de gases de efeito estufa e mudanças climáticas. O uso de biocombustíveis, como o bioetanol possibilita uma combustão limpa e sustentável, em comparação aos combustíveis fósseis. Para integrar o conceito de bioeconomia circular, a produção de enzimas sacarificantes produzidas por microrganismos isolados de resíduos é um diferencial na conversão do bioetanol. Duas bactérias (B1 e B2) e dois fungos (F1 e F2) previamente isolados de resíduos de hortifruti capazes de produzir simultaneamente enzimas amilolíticas e celulolíticas foram estudados. O complexo enzimático bacteriano produzido por fermentação submersa, quando comparado às enzimas produzidas pelos fungos via fermentação em estado sólido, apresentou maior eficiência de atividade enzimática. A melhor condição de produção enzimática foi definida pelo meio contendo farinha de triticale de grão inteiro e bagaço de cana-de-açúcar, em pH 5,5. As enzimas bacterianas produzidas nessa condição foram avaliadas em diferentes faixas de pH e temperatura, visando a aplicação na indústria biotecnológica. As enzimas amilolíticas e celulolíticas produzidas por B1 mostraram melhor atuação em pH 5,0 a 5,5 e temperatura de 40 ºC. Esses resultados são eficazes pois as enzimas atuam de forma conjunta, reduzindo etapas de ajuste de pH e temperatura durante o processo. O complexo enzimático produzido por B2 demonstrou potencial devido a atuação em pH 5,0-5,5 em temperaturas de 30-50 ºC. No entanto, otimizações na produção enzimática são necessárias para obter melhores resultados de atividade amilolítica e celulolítica. Contribuindo para uma economia sustentável e reduzindo o desperdício de resíduos de frutas, estudou-se a produção de bioetanol por resíduo de banana e mamão, associados com triticale. A conversão ocorreu por sacarificação e fermentação simultânea (SSF) e separada (SHF). Foi calculada a eficiência e a produtividade de bioetanol em cada modo de operação e a SSF conferiu resultados significativamente superiores (p>0,05) nas condições avaliadas. Os substratos demonstraram conter os nutrientes necessários para a conversão, dispensando a necessidade de suplementação adicional, reduzindo os custos de processo. O resíduo de banana apresentou potencial e elevadas concentrações de bioetanol e produtividades (30,70 g/L; 2,56 g/L.h, respectivamente, para SSF e 25,68 g/L; 1,95 g/L.h, respectivamente, para SHF). O desperdício dessa fonte pode ser reduzido com a obtenção de um produto de alto valor agregado. No entanto, a adição das matérias-primas combinadas nos experimentos conferiu uma diluição ao meio, compreendendo um gargalo do processo. Assim, é necessário avaliar soluções que minimizem a produção de água da mistura e permitam maximizar a produção de bioetanol por resíduos de frutas e triticale. Na SSF, as concentrações máximas de bioetanol para todos os experimentos foram identificadas em 12 h, demonstrando que a SSF permite reduzir o tempo, energia e investimentos, otimizando o processo em comparação a SHF. Diante dos resultados, demonstra-se a possibilidade da produção em escala laboratorial associando a primeira e segunda geração de bioetanol, combinando resíduos lignocelulósicos e material amiláceo, podendo reduzir o descarte de resíduos de frutas e os destinando para a biorrefinaria, integrando o conceito de bioeconomia circular.
Abstract: Strategies to reduce the use of fossil products that contribute to the emission of greenhouse gases and climate change are constantly evaluated. The use of biofuels such as bioethanol enables clean and sustainable combustion compared to fossil fuels. To integrate the concept of circular bioeconomy, the production of saccharifying enzymes produced by microorganisms isolated from waste is a differential for the conversion of bioethanol. Two bacteria (B1 and B2) and two fungi (F1 and F2) previously isolated from fruit and vegetable residues capable of simultaneously producing amylolytic and cellulolytic enzymes were studied. The bacterial enzyme complex produced by submerged fermentation, when compared to the enzymes produced by fungi via solid-state fermentation, showed higher efficiency of enzymatic activity. The best enzyme production condition was defined by the medium containing whole grain triticale flour and sugarcane bagasse, at pH 5.5. The bacterial enzymes produced in this condition were evaluated in different pH and temperature ranges, aiming at the application in the biotechnology industry. The amylolytic and cellulolytic enzymes produced by B1 showed better performance at pH 5.0 to 5.5 and temperatures of 40 ºC. These results are effective because the enzymes work together, reducing pH and temperature adjustment steps during the process. The enzyme complex produced by B2 showed potential due to its performance at pH 5.0-5.5 at temperatures of 30-50 ºC. However, optimizations in enzyme production are necessary to obtain better results of the amylolytic and cellulolytic activity. Contributing to a sustainable economy and reducing the waste of fruit residues, was studied the production of bioethanol from banana and papaya residue, associated with triticale. The conversion took place with simultaneous saccharification and fermentation (SSF) and separate saccharification and fermentation (SHF). The efficiency and productivity of bioethanol were calculated in each mode of operation and SSF gave significantly higher results (p>0.05) under the conditions evaluated. The substrates were shown to contain the nutrients necessary for the conversion, eliminating the need for additional supplementation, and reducing process costs. The banana residue showed potential and high concentrations and productivity of bioethanol (30.70 g/L; 2.56 g/Lh, respectively, for SSF and 25.68 g/L; 1.95 g/Lh, respectively, for SHF). Waste from this source can be minimized with the production of a high value-added product. However, the addition of the raw materials combined in the experiments gave a dilution to the medium, comprising a bottleneck of the process. Thus, it is necessary to evaluate solutions that minimize the production of water from the mixture and allow maximizing the production of bioethanol from fruit and triticale residues. In SSF, the maximum concentrations of bioethanol for all experiments were identified at 12 h, demonstrating that SSF allows reducing time, energy, and investments, optimizing the process compared to SHF. Given the results, the possibility of production on a laboratory scale is demonstrated, integrating the first and second generations of bioethanol, combining lignocellulosic residues and starchy material, which can reduce the disposal of fruit residues and send them to the biorefinery, integrating the concept of bioeconomy circular.
Keywords: Biocombustíveis
Resíduos como combustível
Lignocelulose
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::ENGENHARIA DE ALIMENTOS
???metadata.dc.language???: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade de Passo Fundo
???metadata.dc.publisher.initials???: UPF
???metadata.dc.publisher.department???: Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária – FAMV
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos
Citation: DEVOS, Rafaela Julyana Barboza. Produção de enzimas e bioetanol a partir de matérias-primas amiláceas e resíduos de hortifruti. 2022. 82 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, RS, 2022.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://tede.upf.br:8080/jspui/handle/tede/2204
Issue Date: 16-Mar-2022
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2022RafaelaDevos.pdfDissertação Rafaela Julyana Barboza Devos1.44 MBAdobe PDFView/Open ???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.preview???


Items in TEDE are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.