GUILHERME, A. A. Otimização da produção de ácido lático por Lactobacillus casei NRRL B-442 em suco de caju clarificado. 118 f. 2009. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-22T11:29:26Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_aaguilherme.pdf: 1920780 bytes, checksum: cc9697d46e2bb915988d2028223caca9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T16:14:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_aaguilherme.pdf: 1920780 bytes, checksum: cc9697d46e2bb915988d2028223caca9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T16:14:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_aaguilherme.pdf: 1920780 bytes, checksum: cc9697d46e2bb915988d2028223caca9 (MD5) Previous issue date: 2009-08-21 / Lactic acid is a compound that has several industrial applications in the chemical, pharmaceutical, food, polymer, textile and tanning industries. In addition, lactic acid has being recognized as safe by the Food and Drug Administration (FDA). Lactic acid has become an important monomer in the plastic industry where it has been polymerized into biodegradable plastics. It can be obtained industrially by chemical synthesis or fermentation process. It is most commonly produced by fermentation process using raw materials and waste materials of agricultural source. Cashew apple has a high nutritional value in terms of vitamins, minerals and sugars and it is estimated that 88% of its production is lost due the high spoilage, thus it has great potential as substrate in fermentative processes. This work aimed to optimize lactic acid production by submerged fermentation in a medium containing clarified cashew apple juice as substrate using the Lactobacillus casei NRRL B-442. From available information in the literature regarding temperature, pH, initial concentrations of substrate and initial ammonium sulfate, a kinetic study was carried out changing the initial concentration of substrate from 20 to 60 g/L and maintaining the ideal ratio of 12% of ammonium sulfate in relation of the initial total reducing sugars. The experiments were carried out in a batch reactor of 1.0 L with 0.5 L of reaction medium. The temperature was set at 37 °C and the pH was adjusted to 6.5 and controlled during the process. From the experimental data, a phenomenological model was developed and a computer program was built in Fortran 90. The mathematical model was statistically validated according to the F value of the Fisher test. With the representative model of the reaction system, it was possible to accomplish optimizations in batch and fed-batch fermentation for lactic acid production. The results in batch and fed-batch were compared, in relation to the final efficiency of the system, lactic acid production and costs of raw materials and reagents, with the costs of the final price of the lactic acid in the market. For the optimization in batch reaction, it was found that the fermentation which had the best results was obtained from an inoculum of 0.3 g/L and a initial concentration of total reducing sugars of 50 g/L, resulting in the production of 39.31 g/L of lactic acid and an efficiency of 72.2%. Regarding the fed-batch process, the simulations showed that the best results was obtained from an inoculum of 0.3 g/L with 40 g/L of initial total reducing sugars, with a feed of clarified cashew apple juice at flow rate of 3 L/h and a concentration of 200 g/L, resulting in the production of 38.0 g/L of lactic acid concentration and an efficiency of 63.8%. Therefore, for lactic fermentation using Lactobacillus casei NRRL B-442 and the clarified cashew juice as substrate and the conditions studied in this work, the process in batch was the most advantageous / O ácido lático é um composto com diversas aplicações industriais, dos quais as indústrias química, farmacêutica, de alimentos, de polímeros, têxtil e de curtume podem ser citadas além de ser reconhecido como seguro pela Food and Drug Administration (FDA). Tem se tornado um importante monômero na indústria de plásticos, sendo polimerizado em plástico biodegradável. Pode ser obtido industrialmente através de síntese química ou processo fermentativo. No entanto, é mais comumente produzido via processo fermentativo através de matérias-primas renováveis e resíduos da agroindústria. O pedúnculo do caju possui um alto valor nutricional em termos de vitaminas, sais minerais e açúcares e estima-se que 88% de sua produção seja perdida devido sua alta perecibilidade sendo, portanto, um substrato em potencial para processos fermentativos. O objetivo deste trabalho foi a otimização da produção de ácido lático via fermentação submersa em meio contendo suco de caju clarificado como substrato utilizando o Lactobacillus casei NRRL B-442. A partir de dados experimentais sobre temperatura, pH, concentrações de substrato e sulfato de amônia inicial, foi realizado um estudo cinético variando concentrações de substrato inicial de 20 a 60 g/L e mantendo a proporção ideal de 12% de sulfato de amônio em relação aos açúcares redutores totais iniciais. Os ensaios foram realizados em reator batelada CSTR de 1,0 L com 0,5 L de meio reacional. A temperatura foi de 37°C e o pH foi ajustado para 6,5 sendo controlado durante o processo. A partir dos dados experimentais, um modelo fenomenológico foi desenvolvido e um programa computacional foi criado utilizando Linguagem Fortran 90. O modelo foi validado estatisticamente segundo o valor de F de Fisher. Com o modelo representativo do sistema, foi possível realizar otimizações em batelada e batelada alimentada para a fermentação lática. Os processos em batelada e batelada alimentada foram comparados entre si levando em consideração a eficiência final, a produção de ácido lático e os custos com matéria-prima e reagentes utilizados comparando com os custos de venda final do ácido lático no mercado. Para a otimização em batelada, pôde-se verificar que a fermentação que apresentou melhores resultados foi a que partiu de um inóculo com 0,3 g/L e concentração de açúcares redutores totais iniciais de 50 g/L finalizando o processo com 39,31 g/L de ácido lático e apresentando uma eficiência de 72,2%. Em relação ao processo em batelada alimentada, conclui-se que a simulação que apresentou melhores resultados foi a que partiu de um inóculo de 0,3 g/L com 40 g/L de açúcares redutores totais iniciais, uma vazão de 3 L/h e uma concentração de suco de caju clarificado concentrado alimentado de 200 g/L obtendo 38,0 g/L de ácido lático e uma eficiência de 63,8%. Portanto, para a fermentação lática utilizando o Lactobacillus casei NRRL B-442 tendo o suco e caju clarificado como substrato, o processo em batelada foi o mais vantajoso

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-11-09T18:08:30Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1202077 bytes, checksum: da97262dd18201917b205fc37458ea27 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-09T18:08:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1202077 bytes, checksum: da97262dd18201917b205fc37458ea27 (MD5) Previous issue date: 2005-07-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os objetivos deste trabalho foram disponibilizar um sistema de apoio à decisão na produção de leite e de queijo coalho com segurança alimentar, para melhorar a qualidade da produção agroindustrial da agricultura familiar das pequenas queijarias artesanais da Região Nordeste do Brasil e desenvolver uma proposta de processamento do queijo Coalho artesanal a partir de leite pasteurizado e cultura lática endógena. Esse estudo foi realizado em duas etapas. Na primeira, foi desenvolvido um sistema de apoio à decisão constituído de um software multimídia, um boletim de extensão e duas cartilhas técnico-didáticas. O software multimídia, denominado Coalho Quality, foi desenvolvido por meio de parceria entre o Departamento de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal de Viçosa (DTA/UFV) e a Empresa Consulto ria e Desenvolvimento de Sistemas (Cientec) de Viçosa-MG. Foram realizadas quatro etapas no desenvolvimento do software: i) aquisição do conhecimento; ii) organização do conhecimento em módulos; iii) desenvolvimento do multimídia com a construção da interface; e iv) avaliação do software multimídia. O software foi avaliado por meio de um questionário específico por 30 avaliadores, sendo os dados analisados por métodos estatísticos descritivos, considerando-se as freqüências e as porcentagens das notas atribuídas para cada atributo julgado pelos avaliadores. O boletim de extensão foi elaborado com base na literatura disponível, com o objetivo de disponibilizar informações técnicas básicas sobre a produção de queijo Coalho artesanal com segurança alimentar. As cartilhas 1 e 2, denominadas “Produção de Leite com Qualidade na Fazenda” e “Como Produzir Queijo Coalho com Qualidade” respectivamente, foram elaboradas por meio de parceria entre o DTA/UFV e a empresa de design Studium. Inicialmente foram pesquisados o conhecimento científico e as informações técnicas relevantes que fariam parte das cartilhas. Estas informações foram discutidas com a empresa Studium, que deu suporte ao desenvolvimento do argumento , da estória e dos desenhos das cartilhas. O sistema de apoio à decisão na produção de leite e de queijo Coalho com segurança alimentar foi considerado pelos avaliadores um meio para se promover a qualidade no âmbito da produção artesanal de queijo Coalho no Nordeste brasileiro, agregando valor à produção da agricultura familiar. Na segunda etapa deste estudo isolaram-se as bactérias láticas endógenas do leite cru e do queijo Coalho artesanal. Realizou-se a avaliação tecnológica destas culturas láticas endógenas na Usina Piloto de Laticínios do DTA/UFV, sendo ta mbém avaliado a qualidade dos queijos produzidos com estas culturas. Os resultados da avaliação tecnológica demonstraram que os queijos Coalho apresentaram, de maneira geral, excelente qualidade. As características sensoriais do queijo Coalho produzido com os novos fermentos láticos, produzidos neste estudo, apresentaram características próximas as do queijo Coalho tradicional. O protocolo de fabricação do queijo Coalho proposto neste trabalho demonstrou que é possível padronizar o produto artesanal, reduzir custos com culturas láticas importadas, melhorar a qualidade microbiológica e manter as características sensoriais do queijo Coalho regional, empregando-se culturas láticas nacionais. / One of the objectives of this work was to make available a system which would support the decision concerning the production of milk and cheese type Coalho that conforms to safe feeding standards. This envisages improving the quality of agro-industrial products of domestic farms with the regard to the small cottage-industry cheese dairies in the North-East of Brazil. A further aim is to outline a scheme for processing cheese type Coalho from pasteurised milk and an endogenous lactic culture. This study was conducted in two stages. In the first stage a system to support the decision was devised which consisted of multimedia software, an extension report and two technical instruction handbooks. The software, which was called Quality Coalho, was the outcome of a partnership between the Food Technology Department of the Federal University of Viçosa (DTA/UFV) and the company Cientec (Empresa Consultoria e Desenvolvimento de Sistemas of Viçosa-MG). The software was developed in four stages: i) the acquisition of knowledge; ii) the organization of knowledge in modules; iii) the development of the multimedia with an interface construct; and iv) an assessment of the multimedia software. The assessment of the software was undertaken by means of a special questionnaire with 30 testing-points and the data was analysed by descriptive statistical methods. The assessors made an appraisal of the frequency and percentages of the scores obtained by each attribute. The extension report was worked out on the basis in the available literature and aimed at selecting basic technical information about feeding safety standards in the production of cheese type Coalho. Handbooks 1 and 2 called "Quality Milk Production on Farms" and "How to Produce Good Quality Cheese Type Coalho", respectively. They were prepared through a partnership between DTA/UFV and the design company, Studium. To start with, research was carried out to find the scientific knowledge and relevant technical information that would form a part of the handbooks. This information was then discussed with Studium, which prepared the ideas, stories and drawings of handbooks. The system supporting the decision concerning the production of milk and cheese type Coalho which conformed to safe feeding standards was regarded by the assessors as a means of improving quality in the area of cheese type Coalho production in the North-East of Brazil and raising the standard of domestic farming. The second stage of this study involved isolating endogenous lactic bacteria from untreated milk and cheese type Coalho. This was followed by a technical appraisal of the endogenous lactic cultures in the Pilot Plant of DTA/UFV Dairy Products together with an evaluation of the quality of cheese products. The results of this technical appraisal showed that, in general, the cheese type Coalho were of an excellent quality. With regard to sensory features, such as flavour, smell and texture of the cheese type Coalho with new lactic ferments had similar characteristics to the traditional cheese type Coalho of the region. The formula for producing cheese type Coalho, as outlined in this study, shows that it is possible to the following: standardise the products, reduce costs by means of imported lactic cultures, improve the micro- biological condition and preserve the sensory features of regional cheese type Coalho by using national lactic cultures.