Lignocellulosic biomass pretreatment is a fundamental step in the production of renewable fuels and chemicals. It is responsible for the disruption and removal of lignin and hemicellulose from the lignocellulosic matrix, improving the enzymatic hydrolysis of cellulose. Alkaline pretreatment has been shown to be successful on agricultural residues and dedicated energy crops. The objective of this study was to evaluate the pretreatment of switchgrass, wheat straw, corn stover, and miscanthus using calcium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium hydroxide at the same hydroxyl concentration, 60% moisture content, and two temperatures for seven days. Enzymatic hydrolysis was also performed and the glucose produced measured. The composition of cellulose, hemicellulose, and lignin before and after pretreatment were quantified according to the standard procedures developed by the NREL for biomass. The hydrolysis was performed at 50°C and 150 rpm. The enzyme loading was 60 FPU/g cellulose. Overall, calcium hydroxide pretreatment resulted in the lowest delignification and structural carbohydrates after pretreatment, as well as lowest glucose yield; In addition to having a higher cost and carbon dioxide emission then sodium and potassium hydroxides. Sodium hydroxide and potassium hydroxide had similar performance in terms of composition changes due to pretreatment and glucose yield after enzymatic hydrolysis.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-09-14T23:17:55Z No. of bitstreams: 1 ALEKSANDRA SILVA ROCHA – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2012.pdf: 1817409 bytes, checksum: 4b13febf92ef73aee85895603ffa6d91 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-14T23:17:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALEKSANDRA SILVA ROCHA – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2012.pdf: 1817409 bytes, checksum: 4b13febf92ef73aee85895603ffa6d91 (MD5) Previous issue date: 2012-12 / CNPq / Os resíduos agroindustriais são abundantes e passíveis de ser aproveitados como substratos em processos biotecnológicos para obtenção de produtos de alto valor agregado. No Brasil existem diversos resíduos, tais como o bagaço do pedúnculo de caju e da cana de açúcar; no entanto, para que ocorra a bioconversão desses materiais, é necessário um tratamento de hidrólise ácida ou enzimática. O processo de hidrólise enzimática requer o desenvolvimento de micro-organismos capazes de quebrar a celulose, fermentar o açúcar e produzir o etanol. O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de conversão da celulose em açúcares fermentescíveis (glicose) utilizando como fonte de biomassa o bagaço do pedúnculo de caju e o bagaço cana-de-açúcar, comparando suas eficiências no processo. Um Planejamento fatorial 23 foi realizado para avaliar a concentração de H2SO4 ou H3PO4, tempo de pré-tratamento e atividade de celulase em FPU.Osmelhores valores que influenciaram a concentração de glicose no licor da hidrólise enzimática, eram direcionados aos tratamentos,utilizando-se7 FPU de celulase, em 24 horas para o bagaço do pedúnculo de caju e 48 horas para o bagaço da cana-de-açúcar.Pôde-se concluir, também, que para obter uma eficiência de 90% da fermentação alcoólica tendo como função objetiva o máximo de % de conversão do açúcar em etanol, deve-se operar o processo fermentativo nos níveis de concentração de levedura no ponto central (10g/L),fonte de nitrogênio (0,6 g/L) e fonte de fósforo (0,12 g/L). Para a produtividade observaram efeitos significativos das variáveis e se verificou que o modelo é estatisticamente significativo,constatando-se, então um valor máximo em torno de 2 g/L h. / The agro-industrial residues are abundant and can be availed as substrates for biotechnological processes for production of high added value. In Brazil there are many residues, such as bagasse from cashew apple and sugar cane, however, that the bioconversion takes place these materials requires a treatment of acidic or enzymatic hydrolysis. The enzymatic hydrolysis process requires the development of micro-organisms capable of breaking the cellulose ferment sugar andproduce ethanol. This study aimed to explore the process of conversion of cellulose into fermentable sugars (glucose) using as source of biomass bagasse from cashew apple bagasse and cane sugar comparing their efficiency in the process. factorial designs 23 were performed to evaluate the concentration of H2SO4or H3PO4, time of pre-treatment and cellulase activity in (FPU). The best values that influenced the concentration of glucose in the enzymatic hydrolysis liquor were for treatments using 7 FPU of cellulase in 24 hours forthe cashew apple pomace and 48 hours for the bagasse from sugar cane. Where it could be concluded that also for a 90% efficiency of alcoholic fermentation, and the objective function with the maximum% conversion of sugar to ethanol, one should operate the fermentation in yeast concentration levels at the midpoint (10g / L), nitrogen source (0.6 g / L) and phosphorus source (0.12g / L). For productivity was observed significant effects of variables and found that the model is statistically significant where the maximum value was observed at around 2 g / L h.

Xilooligossacarídeos (XOS) são produzidos a partir materiais lignocelulósicos contendo xilanos através de métodos químicos, hidrólise enzimática direta de um substrato susceptível à ação de xilanases e outras enzimas líticas, ou uma combinação de tratamentos químicos e enzimáticos. Os XOS são reconhecidos por trazerem benefício a saúde e são considerados ingredientes prebióticos. A utilização de resíduos agro-industriais produzidos no Rio Grande do Sul, tais como a casca de arroz, a casca de soja e o extrato de malte proveniente de cervejarias tornam-se substratos com grande potencial para a produção da enzima xilanase, principalmente em cultivo em estado sólido. Neste trabalho, foram analisados o potencial de diversos fungos selvagens e de um fungo recombinante na produção da enzima xilanase e outras enzimas importantes para a hidrólise de biomassa lignocelulósica, e a aplicação destes microrganismos para a produção de XOS em cultivos em estado sólido. Através de uma seleção de fungos foi possível definir o Aspergillus brasiliensis BLf1 como maior produtor de xilanase em cultivo sobre casca de arroz, obtendo atividade de 120,5 U.g-1 substrato. Nesta seleção foram analisadas também as enzimas celulase, β-glicosidase e β-xilosidase Um planejamento experimental fracionário 2(5-1) deste fungo selecionado e do fungo recombinante Aspergillus nidulans XynC A773 determinaram variáveis que influenciam a produção da enzima xilanase, chegando a uma atividade máxima de 230,7 U.g-1 para A. brasiliensis BLf1 e 187,9 U.g-1 para A. nidulans XynC A773. Posteriormente, estas preparações enzimáticas foram aplicadas à casca de arroz para hidrolisar sua estrutura hemicelulósica polimérica e obter xilolossacarídeos (37,25 mg de XOS.g-1 de substrato e 75,92 mg de XOS.g-1 de substrato, respectivamente). Por fim, foi avaliado o potencial prebiótico de XOS obtidos. Os resultados deste estudo revelaram o crescimento de L. plantarum BL011 e B. lactis BB-12 em XOS, com um aumento de massa celular seca de até 1,7 g.L-1 em 120h. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que é possível a obtenção de XOS a partir de resíduos abundantes no Estado e que os mesmos possuem potencial para serem utilizados como prebióticos, podendo, portanto, ser usados em aplicações relacionadas aos alimentos funcionais. / Xylooligosaccharides (XOS) are produced from lignocellulosic materials containing xylan by chemical methods, direct enzymatic hydrolysis of susceptible substrates using xylanases and other lytic enzymes, or a combination of chemical and enzymatic treatments. XOS are recognized for bringing benefit to health of the host and are considered prebiotic ingredients. The use of lignocellulosic residues produced in Rio Grande do Sul, such as rice husk, soybean hulls, and spent malt from brewery hold potential for the production of xylanase enzyme, especially under solid-state cultivation. In this work, several wild strains of fungi and one recombinant strain were tested for their potential of producing xylanase and their application in solid-state cultivation to obtain XOS. It was possible to define the Aspergillus brasiliensis BLf1 as the best producer of xylanase on rice husk, obtaining an activity of 120.5 U.g-1. Other important lytic enzymes were also analyzed: cellulase, β-glucosidase, and β-xylosidase The statistical experiment fractional factorial design 2(5-1) of cultures of this fungus and of the recombinant strain Aspergillus nidulans XynC A773 defined the variables that influenced the production of xylanase, showing maximal activities of 230.7 U.g-1 for A. brasiliensis BLf1 and 187.9 U.g-1 for A. nidulans XynC A773. Subsequently, these enzymatic preparations were applied to rice husk to hydrolyse its polymeric hemicellulosic structure and obtain xylooligosaccharides (37.25 mg XOS.g-1 substrate and 75.92 mg XOS.g-1 substrate, respectively). Finally, the prebiotic potential of XOS was evaluated by using them to grow L. plantarum BL011 and B. lactis BB-12, showing an increase in the dry cell mass of 1.7 g.L-1 at 120 hours. The results obtained in this research suggest that it is possible to obtain XOS from agro industrial residues of local production and they have the potential to be used as prebiotics, and could be used in food related applications.

Submitted by FRANCIANE CRISTINA DE FIGUEIREDO null (francf_4@hotmail.com) on 2016-05-09T18:39:20Z No. of bitstreams: 1 Efeito prebiótico de xilo-oligossacarídeos produzidos a partir da hemicelulose do bagaço de cana-de-açúcar utilizando extração alcalina e hidrólise de xilanases fúngicas.pdf: 1560444 bytes, checksum: 8ceefe052a8a84e57864dcbc36d1e6d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-12T19:20:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 figueiredo_fc_me_rcla.pdf: 1560444 bytes, checksum: 8ceefe052a8a84e57864dcbc36d1e6d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T19:20:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 figueiredo_fc_me_rcla.pdf: 1560444 bytes, checksum: 8ceefe052a8a84e57864dcbc36d1e6d0 (MD5) Previous issue date: 2016-04-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os xilo-oligossacarídeos (XOs) e fruto-oligossacarídeos (FOs) apresentam atividades prebióticas, favorecendo a melhora nas funções intestinais, ação imunológica, antimicrobiana e outros benefícios à saúde. A produção dos XOs pode ser realizada pela utilização de materiais lignocelulósicos (MLCs). O objetivo deste trabalho foi aperfeiçoar a extração de hemicelulose a partir do bagaço de cana-de-açúcar, além de comparar a produção de XOs com xilanases de Trichoderma reesei QM 9414 e Aspergilus fumigatus M51. Foram feitos testes de digestibilidade “in vitro” e também de fermentação “in vitro” com bactérias probióticas e patogênicas para avaliar o potencial prebiótico de XOs produzidos por tratamento alcalino e compará-los com XOs e FOs comerciais. Os pré-tratamentos alcalinos desenvolvidos com 10% de KOH a 70ºC (tratamento 1) e com 5% de KOH a 121ºC (tratamento 3) se mostraram similares ao método que utiliza 24% de KOH a 35ºC (método ZD) para extração de hemicelulose, porém são mais simplificados e econômicos. O tratamento 1 apresentou redução de 54,1% de KOH e 1,98% de etanol e o tratamento 3 reduziu em 76,2% o KOH e 40,9% o etanol. Estes três experimentos de extração de hemicelulose foram selecionados para os testes de hidrólise enzimática com xilanases dos fungos T. reesei e A. fumigatus para produção de XOs. A hidrólise com enzimas de T. reesei se mostrou mais vantajosa apenas para produção de xilose (54,9%) em 24 horas, utilizando-se hemicelulose produzida pelo tratamento número 3. Testes com enzimas de A. fumigatus apresentaram melhor rendimento de XOs (27,1%) em 24 horas e menor rendimento de xilose (19,6%), com hemicelulose do tratamento 1 (XOs LABI). Experimentos de fermentação “in vitro” demonstraram a capacidade de Lactobacillus e Bifidobacterium fermentarem XOs e FOs comerciais, destacando-se a preferência de B. breve e L. brevis por XOs comercial, enquanto B. lactis e L. acidophilus demonstraram preferência por FOs comercial. B. longum cresceu tanto nos XOs e FOs comerciais e B. animalis não cresceu em nenhum oligossacarídeo comercial. Salmonella enterica em 4 horas não cresceu quando os oligossacarídeos estavam presentes, diferentes dos meios com outras fontes de carboidratos, comprovando-se a seletividade destes prebióticos por linhagens probióticas. Os XOs LABI não foram capazes de estimular o crescimento da maioria das bactérias probióticas, embora tenham inibido o crescimento de S. enterica e resistido à ação de enzimas digestivas. Estes dados indicam a provável ação prebiótica dos XOs LABI e a necessidade de purificação do produto para eliminar possíveis resíduos da extração, os quais inibem fortemente o crescimento dos micro-organismos estudados. / The xylo-oligosaccharides (XOs) and fructo-oligosaccharides (FOs) have prebiotic activities, improving bowel function, immunological and antimicrobial activity and other health benefits. XOs production can be accomplished by the use of lignocellulosic materials (LCMs). The goal of this work was to improve the hemicellulose extraction from sugarcane bagasse and to compare the XOs production using xylanases from Trichoderma reesei QM 9414 and Aspergillus fumigatus M51. We performed "in vitro" digestibility tests and also "in vitro" fermentation with probiotic and pathogenic bacteria to evaluate the prebiotic potential of XOs produced by alkali treatment and compared it with commercial XOs and FOs. Alkaline pretreatments developed with 10% KOH at 70° C (treatment 1) and 5% KOH at 121° C (treatment 3) were similar to the method using 24% KOH at 35° C (ZD method) for hemicellulose extraction, but they were more simplified and economical. Treatment 1 presented a reduction of 54.1% KOH and 1.98% ethanol and treatment 3 reduced KOH in 76.2% and ethanol in 40.9%. These three hemicellulose extraction experiments were selected for XOs production in the enzymatic hydrolysis tests with fungal xylanases of T. reesei and A. fumigatus. Hydrolysis with T. reesei enzymes proved advantageous only for xylose production (54.9%) at 24 hours, using hemicellulose produced by treatment number 3. Testing with A. fumigatus enzymes showed better XOs production (27.1%) at 24 hours and lower release of xylose (19.6%), using hemicellulose obtained by treatment 1 (XOs LABI). Fermentation experiments "in vitro" showed the ability of Lactobacillus and Bifidobacterium to ferment commercial XOs and FOs, emphasizing the preference of L. brevis and B. breve for commercial XOs while B. lactis and L. acidophilus demonstrated preference for commercial FOs. B. longum grew in both XOs and commercial FOs and B. animalis did not grow in any commercial oligosaccharide. Regarding the cultivation of Salmonella enterica, in four hours there was no growth where oligosaccharides were present, opposed to medium with other sources of carbohydrate, confirming the selectivity of this prebiotic by probiotic bacteria. XOs LABI were not able to stimulate the growth of most probiotic bacteria, although they inhibited the growth of S. enterica and resisted the digestives enzymes. These results indicate the probable prebiotic action of XOs LABI and the need of purification to eliminate possible residues from the extraction, which strongly inhibit the growth of the microorganisms studied.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-12-04Bitstream added on 2014-06-13T20:50:22Z : No. of bitstreams: 1 miguel_aa_me_sjrp.pdf: 2325666 bytes, checksum: 8b6fa039cce2815ec617bf91fe3898ed (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No presente trabalho foi avaliada a utilização de pré-tratamentos com micro-ondas e ultrassom, associados ou não a agentes químicos, sobre o bagaço de cana-de-açúcar para posterior sacarificação enzimática para produção de açúcares fermentescíveis. Os sobrenadantes dos pré-tratamentos foram analisados por HPLC-RI para quantificação de açúcares e HPLC-UV para determinação de compostos fenólicos, provenientes da degradação da lignina e inibidores da sacarificação. Os bagaços pré-tratados foram hidrolisados com dois complexos enzimáticos fornecidos pela Novozymes, o complexo NS50012 contendo diversas enzimas como celulases, xilanases e hemicelulases e o complexo NS50013 mais específico, contendo maior atividade de -glicosidase. Verificou-se que as amostras controle tratadas com micro-ondas e ultrassom sofreram perda de massa de 3% e 1,6% respectivamente, porém, variações consideráveis ocorreram com as amostras tratadas com ácidos minerais, chegando a 55,8 % de perda de massa com ácido clorídrico, seguido do ácido nítrico, com perda de 51,5%, ambas com liberação de açúcares, como glicose e xilose. Em meio alcalino, a maior perda foi com o tratamento de NaOH , com 17,3%. O uso de peróxido de hidrogênio seguido de hidróxido de sódio mostrou-se eficiente na deslignificação, com perdas de massa na ordem de 22 e 17%, com o uso de micro-ondas e ultrassom, respectivamente. O uso de CaO proporcionou perda de massa de 45,7 % e o tratamento realizado com sais cujos cátions são ácidos de Lewis como o CaCl2 e o FeCl2 resultaram em redução de 30-35% na massa do bagaço. No tratamento ultrassônico destacam-se valores entre 11-29% para os ácidos, mas, de modo geral, os tratamentos com uso de ultrassom demonstraram serem menos efetivos... / In this work it was tested the utilization of microwave and ultrasound as pretreatments of the sugarcane bagasse associated or not with chemical agents, for later enzymatic saccharification for the production of fermentable sugars. The supernatants of the pretreatments was analyze by HPLC-RI for sugars quantification and HPLC-UV for determination of fenolic compounds, from the lignin degradation and fermentation inhibitors. The treated bagasse was hydrolyzed with two different enzymatic complexes provided by Novozymes, the NS50012 complex that content some different enzymes like cellulases, xylanases and hemicellulases, and the NS50013 complex that is more specific, with larger values of -glucosidase. It was checked that the control samples treated with microwave and ultrasound suffered weight loss of 3% and 1,6% respectively, and considerable variations occurred with the samples treated with mineral acids, reaching to 55,8% of weight loss with chloridric acid, followed of nitric acid, with loss of 51,5%, both with sugar liberation, as such as glucose and xylose. In alkaline medium, the larger weight loss was with the treatment with NaOH, com 17,3%. The utilization of hydrogen peroxide followed by NaOH showed efficiency in the delignification, with weight losses in the order of 22% and 17%, with microwave and ultrasound, respectively. The utilization of CaO provided weight loss of 45,7% and the treatment realized with salts that the cation are Lewis acids like CaCl2 and FeCl2 resulting in reductions of 30-35% in bagasse weight. In the ultrasound treatment stand out values between 29-11% for the acids, but, in overall, the ultrasound treatments showed be fewer effective in weight loss when compared with microwave utilization. Was detect liberation of sugars like glucose, xylose and cellobiose, after treatments... (Complete abstract click electronic access below)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Ethanol production from cassava undergoes two-stage hydrolysis and fermentation. The starch hydrolysis may be made of acidic or enzymatic way, the latter presents the greatest advantages. In the production of starch hydrolysates by enzymatic conversion enzymes represent a high cost, so the study of new technologies aimed at increasing the efficiency of amylolytic enzymes is of paramount importance to reduce process costs. This study aimed to evaluate the influence of ultrasound on enzymatic hydrolysis of cassava fresh and characterization of the enzymes α-amylase (Liquozyme® SC DS) and glucoamylase (Spirizyme® Fuel) used in the reactions. We determined the temperature and optimum pH, kinetic parameters and thermal stability of enzymes by the hydrolysis of soluble starch, using a water bath and ultrasonic bath. Results showed a small increase in enzyme activities when treated individually during the experiments with ultrasound compared to those made only with the bath under the same conditions of temperature and pH at the time of 30 minutes. The hydrolysis reactions of fresh cassava with both enzymes simultaneously, showed that the use of ultrasound caused a significant increase in the release of total reducing sugars, 24.64 to 64.48% higher compared to the conventional method used in the temperature conditons of 55°C, pH 5.5, and equal amounts of substrate and enzymes. This way the use of ultrasound may reduce the cost of ethanol production using cassava as a carbohydrate source, and a promising technology to be used. / A produção de etanol a partir de mandioca passa por duas fases, a hidrólise e a fermentação. A hidrólise do amido pode ser feita de forma ácida ou enzimática, sendo a última a que apresenta maiores vantagens. Na produção de hidrolisados de amido por conversão enzimática as enzimas representam um alto custo, portanto o estudo de novas tecnologias visando o aumento da eficiência das enzimas amilolíticas é de suma importância para redução de custos do processo. Este trabalho objetivou a avaliação da influência do ultra-som na hidrólise enzimática de mandioca in natura e a caracterização das enzimas α-amilase (Liquozyme® SC DS) e glicoamilase (Spirizyme® Fuel) utilizadas nas reações. Foram determinadas a temperatura e pH ótimo, parâmetros cinéticos e termo-estabilidade das enzimas através de reações de hidrólise de amido solúvel comercial, com utilização de banho-maria e banho de ultra-som. Os resultados mostraram um pequeno aumento nas atividades das enzimas quando tratadas individualmente durante os experimentos com ultra-som em relação aos realizados somente com o banho-maria, nas mesmas condições de temperatura e pH, no tempo de 30 minutos. Já as reações de hidrólise da mandioca in natura com as duas enzimas simultaneamente, mostraram que o uso do ultra-som provocou um aumento significativo na liberação de açúcares redutores totais, de 24,64 a 64,48% maior em relação ao método convencional utilizado, nas condições de temperatura 550C, pH 5,5 e mesmas quantidades de substrato e enzimas. Desta forma o uso do ultra-som pode reduzir os custos de produção de etanol utilizando-se a mandioca como fonte de carboidratos, sendo uma tecnologia promissora a ser utilizada.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-05T18:18:32Z No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T14:00:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T14:00:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T14:00:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / Não recebi financiamento / The objective of this study was to evaluate the production of sugar cane syrups using enzymes of Saccharomyces cerevisiae from bakery yeast. The effect of theconcentration of yeast, reaction time and temperature for the hydrolysis of crystal sugar solution (VHP) in the physico-chemical properties and sucrose inversion rate were evaluated. Subsequently, the selected parameters were applied in order to hydrolyze sugarcane juice from three different seasons of the year. Finally, the optimized parameters were used to produce the syrups and their physico-chemical and sensory properties were compared to the syrup produced without sucrose hydrolysis. Physico-chemical analyzes showed percentage of total soluble solids (TSS), varying between 74.60 and 76.37%, reducing sugars (RS) between 12.00 and 27.54%, total reducing sugars (TRS) from 67.92 to 70.34%, pH between 4.95 and 4.97, sucrose inversion rate between 14.40 to 39.35%, water activity of 0.75 to 0.78 and instrumental color (L*, a*, b* parameters) from 21.50 to 24.61, 1.04 to 2.45, and 1.12 to 4.53, respectively. The attributes obtained from descriptive quantitative analysis (QDA) were color, brightness, sugarcane syrup and yeast aroma, sweet and acid taste, viscosity. The untreated syrup was the least preferred. Results indicate a viable and low cost solution for syrup production with a reducing sugar content of about 30%, ensuring a better stability in relation to sucrose crystallization, which is frequently associated as a negative aspect of product quality. / O objetivo desse estudo foi a produção de melado de cana-de-açúcar utilizando enzimas invertase das leveduras Saccharomyces cerevisiae (fermento de panificação) como agente de transformação. Avaliou-se o efeito da concentração da levedura, temperatura de reação e tempo da hidrólise da sacarose em solução de açúcar cristal VHP (Very High Polarization). Inicialmente foram selecionados parâmetros em caldos de cana em três épocas diferentes. Os melados foram então produzidos nas condições de hidrólise selecionadas e suas características físico-químicas e sensoriais foram avaliadas. Os resultados das análises físicoquímicas mostraram para sólidos solúveis totais (TSS), variação entre, 74,6 e 76,4%, açúcares redutores (A.R.), entre 12,00 e 27,5%, açúcares redutores totais (A.R.T.), de 67,9 a 70,3%, pH entre 4,95 e 4,97, grau de inversão de sacarose entre 14,4 a 39,3%, atividade de água (aw), de 0,75 a 0,78 e cor instrumental (parâmetros L, a* e b*) de 21,50 a 24,61, 1,04 a 2,45, e 1,12 a 4,53, respectivamente. Esta variação nos resultados das análises físico-químicas foi normal, por se tratar de amostras e momentos diferentes de processamento. Os atributos obtidos das análises descritivas quantitativas (ADQ) foram: cor, brilho, aroma de melado, aroma de fermento, gosto doce e ácido, viscosidade. Tem-se como meta fazer um melado de cana-de-açúcar com aproximadamente 30% de açúcares redutores fato que dificultaria a recristalização do produto acabado. Os resultados obtidos nesse estudo indicam uma solução viável e de baixo custo para a produção de melados de cana-de-açúcar com teor de açúcares redutores em torno de 30%, garantindo a qualidade do produto final.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-05-12T13:09:47Z No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-18T20:28:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-18T20:28:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T18:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Não recebi financiamento / The use of eucalyptus kraft as biomass for an integrated production of sugars and new added-value products such as nanocellulose, stands out a potential strategy for the implementation of a forest biorefinary, that can contribute to the diversification of the paper and cellulose sector. In this process configuration, amorphous cellulose is converted into sugars that can be used for second generation ethanol (2G) production, leaving a residual fraction of nanocellulose that can be applied in various sectors as a high-value product. In this context, the objective of this study was to evaluate the viability of integration of 2G ethanol production with nanocellulose, using eucalyptus kraft pulp as raw material. In the enzymatic hydrolysis step, the experimental central composite design (CCRD) was used as a tool evaluate the effects of solids loading (SL) from 5 to 22% (w/v), and enzymatic loading (EL), from 3 to 17 mg protein/g of cellulose, on the glucose released and cellulose conversion. Glucose concentrations from 45 to 130 g/L with conversions from 40 to 95% were obtained after 24 hours of enzymatic hydrolysis. The validation of the statistical model was performed at SL 20% and EL 10 mg/g cellulose, defined using desirability function as the optimum condition for obtaining high concentrations of sugars associated with residual material to favor the production of nanocelulose. The sugars released using the selected optimum condition (134 g/L) were used to produce 2G ethanol by fermentation using Saccharomyces cerevisiae, resulting in 62.14 g/L ethanol after 8 h (yield 95.5%). For all of the conditions evaluated, the residual solids presented cellulose nanofiber (NFC) characteristics, according to analysis by Scanning Electron Microscopy with Field Emission (SEM - FEG). Nanocellulose presented crystallinity index between 76% and 83% with initial degradation temperature around 320ºC. The use of a temperature reduction strategy from 50 to 35 ° C after 24 hours of enzymatic hydrolysis allowed to obtain cellulose nanocrystals (NCC) after 144h reaction. The crystallinity index of this material confirmed the presence of highly crystalline cellulose with initial degradation temperature around 330°C. The NCC showed length of 260 nm and diameter 15 nm, with aspect ratio L/D 15. Such characteristics are adequate for application as reinforcement in polymeric materials. Finally, enzymatic hydrolysis experiments were made in a stirred tank reactor (5L) using SL of 10 and 15% and EL of 5 and 10 mg/g cellulose, in order to obtain the parameters required to scale-up. The impeller used was the up-pumping and down-pumping Elephants Ears. The rotation of 470 rpm, defined by performing mixing time test, was used to evaluate the power consumption and apparent viscosity during of hydrolysis reaction. The residual solids of the hydrolysis at 5L scale presented nanocelulose with similar characteristics to the smaller scale (100 mL). In conclusion, the results obtained here showed that the integration of the processes for nanocellulose and 2G ethanol production is very promising and could contribute to implementation of the forest biorefineries and diversification of cellulose and pulp sector. / A utilização da polpa de celulose de eucalipto como biomassa para produção integrada de açúcares fermentescíves e novos produtos de alto valor agregado, como a nanocelulose, se destaca como uma potencial estratégia para a implementação de biorrefinarias florestais, podendo contribuir para a diversificação do setor de papel e celulose. Nessa configuração de processo, enquanto a celulose amorfa é convertida a açúcares fermentescíveis que podem ser utilizados para a produção de etanol de segunda geração (2G), a fração residual de nanocelulose pode ser aplicada em diferentes setores, como um produto de alto valor agregado. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a viabilidade de integrar a produção de etanol 2G com a produção de nanocelulose, utilizando como matéria-prima a polpa de celulose de eucalipto. Na etapa de hidrólise enzimática da celulose foi utilizado o planejamento experimental delineamento composto central rotacional (DCCR), para avaliar os efeitos do teor de sólidos (TS), de 5 a 22% (m/v), e carga enzimática (CE), de 3 a 17 mg de proteína/g de celulose, tendo como resposta concentração de glicose e conversão de celulose. Concentrações de 45 a 130 g/L glicose foram obtidas, com conversões de celulose variando de 40 a 95%, após 24 h de hidrólise. A validação do modelo estatístico foi realizada para a condição de TS 20% e CE 10 mg/g de celulose, definida com auxílio da função desirability como sendo a condição ótima para obtenção de altas concentrações de açúcares fermentescíveis, associadas a um material residual para favorecer também a obtenção de nanocelulose. Os açúcares liberados na condição validada (134 g/L) foram utilizados para a produção de etanol 2G pela levedura Sacharomyces cerevisiae, resultando em 62,14 g/L de etanol após 8 h (rendimento de 95,5 %). O sólido residual da hidrólise enzimática apresentou características de nanofibras de celulose (NFC), de acordo com a análise por Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo (MEV – FEG). A nanocelulose resultante de todas as condições apresentou índice de cristalinidade entre 76 e 83% e temperaturas iniciais de degradação de aproximadamente 320ºC. A aplicação de uma estratégia de redução de temperatura de 50 para 35ºC após 24 h de hidrólise enzimática na condição de validação levaram a obtenção de nanocristais de celulose (NCC) após 144h de reação. O monitoramento do índice de cristalinidade deste material comprovou a presença de celulose altamente cristalina e com temperatura inicial de degradação em torno de 330°C. O NCC obtido apresentou comprimento de 260 nm, diâmetro de 15 nm e razão de aspecto L/D 15, características favoráveis para aplicação como reforço em materiais poliméricos. Por fim, foram realizados experimentos de hidrólise enzimática em biorreator de mistura (5L) para condições de TS 10 e 15% e CE 5 e 10 mg/g de celulose, visando à obtenção dos parâmetros para a análise do aumento de escala. Os impelidores usados foram do tipo orelhas de elefante com escoamento ascendente (EEUP) e descendente (EEDP). A rotação de 470 rpm, definida a partir da análise do tempo de mistura, foi utilizada para a determinação do consumo de potência e da viscosidade aparente no decorrer da hidrólise. O sólido residual da hidrólise na escala de 5L apresentou características de nanocelulose compatíveis com os resultados em menor escala (100 mL). Como conclusão, os resultados obtidos indicam que a integração dos processos de obtenção de etanol 2G e nanocelulose é bastante promissora e poderá contribuir para a implementação de biorrefinarias florestais e diversificação do setor de papel e celulose.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-08-30Bitstream added on 2014-06-13T20:52:26Z : No. of bitstreams: 1 neves_vjm_me_botfca.pdf: 943703 bytes, checksum: ebfa55762eb59ed6f6ff8ddd3f966890 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Os sub-produtos da industrialização da mandioca são partes constituintes da própria planta, gerados em função do processo tecnológico adotado no seu beneficiamento. Tanto a qualidade como a quantidade dos sub-produtos pode variar em função de fatores diversos, como cultivar, idade da planta, tempo após a colheita, tipo e regulagem do equipamento industrial, etc. Considerando-se os principais tipos de processamento de raízes de mandioca no Brasil, como a fabricação de farinha de mandioca e a extração de fécula, os sub-produtos gerados podem ser sólidos ou líquidos. Como sólidos, destaca-se a casca marrom, a entre casca, o descarte, a crueira, a fibra, o bagaço e a varredura. A crueira é constituída por pedaços de raízes e entre casca, separados por peneiras antes do forno, no processamento da farinha de mandioca. Neste trabalho, realizaram-se todas as etapas para a caracterização físico-química da crueira. No aspecto energético, avaliaram-se dois processos para obtenção de hidrolisado a partir de amostras de crueira, para obtenção de álcool fino. Primeiramente utilizou-se a via de hidrólise com ataque ácido, que foi descartada, devido dificuldades de processo e maior custo; e paralelamente, o material foi tratado por hidrólise enzimática em escala laboratorial, bem como em batelada. Para ambos os processos de hidrólise enzimática, determinou-se a eficiência e rendimento econômico para produção de álcool fino, onde verificou-se um rendimento de 65,8%. Uma tonelada de crueira é capaz de produzir aproximadamente 370 litros de álcool fino, visando sua reciclagem por parte das farinheiras. Concluiu-se que o resíduo crueira pode ser considerado economicamente viável como substrato para produção de álcool fino, e que a eficiência do processo é melhor quando a hidrólise é realizada por ação enzimática. / Sub-products of the cassava industrialization are constituent parts of the proper plant, generated in function of the adopted technological process in its improvement. As much the quality as the amount of sub-products can vary in function of diverse factors, as to cultivate, age of the plant, time after the harvest, type and regulation of the industrial equipment, etc. Considering the main types of processing of cassava roots in Brazil, as the cassava flour production and the extration of starch, the sub generated products can be solid or liquid. As solid, it is pointed out brown rind, between rind, the discarding, the crueira, the fiber, the bagasse and varredura. The crueira is constituted by pieces of roots and between rind, separate for bolters before the oven, in the processing of the cassava flour. In this work, all the stages for the physical-chemistry crueira characterization had been become fullfilled. In the energy aspect, two processes for hidrolisate attainment had been evaluated from samples of crueira, for fine alcohol attainment. First it was used hydrolysis way with acid attack, that was discarded, because of difficulties of process and higher cost; parallel, the material was treated by enzymatic hydrolysis in laboratorial scale, as well as in bath. For both enzymatic hydrolysis processes, it was determined efficiency and economic income for fine alcohol production, where a 65,8% income was verified. A ton of crueira is capable to produce 370 liters of fine alcohol approximately, aiming at its recycling on the part of the cassava flour industry. It was concluded that the crueira residue can be considered economically viable as substratum for fine alcohol production, and the efficiency of the process is better when the hydrolysis is carried through by enzymatic action.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3858.pdf: 2949487 bytes, checksum: 64c757182a2e7b7bbbdd55791125cd95 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / The objective of this work was to evaluate the hydrolysis and alcoholic fermentation stages of the sugar cane bagasse (SCB) for second generation ethanol production (2G). Hydrolysis experiments were carried out employing 8%, 10%, 15% and 20% (m/v) solid loads. Samples of in natura SCB and steam exploded SCB were submitted to different pretreatment sequences: water + 4.0% NaOH solution; 1.0% H2SO4 solution + 4.0% NaOH 4%; 1.0% H2SO4 solution + 7.0% NaOH solution; 7.0% NaOH solution; aqueous ammonia; water. Pretreated bagasse was characterized (chemical analysis and SEM) and the mass yield of each sequence was evaluated. This material was employed in hydrolysis experiments using different enzyme loads (33, 65 and 98 FPU/g-cellulose). Three different configurations were evaluated: SHF Separated Saccharification and Fermentation, SSF Simultaneous Hydrolysis and Fermentation, and FB Fed-Batch. In these experiments it was employed Accelerase 1500 enzymatic extract (Genencor). Concerning cellulose loss, SCB pretreated with water and 4.0% of NaOH solution presented the best result (23.9%). For this case, the hemicellulose and ligning removal was 73.7% and 79.1%, respectively. For the others pretreatment sequences the hemicellulose and lignin removal range from 72.3 to 92.2%. For lignin removal the values range from 60.0 and 88.9%. Experiments employing high solid load (20%) resulting in a more concentrated hydrolyzed (ca. 110 g/L). In this experiment it was achieved 64% of cellulose to glucose conversion in 34 hour. The fermentation experiments were carried out employing Saccharomyces cerevisiae yeast (lyophilized commercial). The yield ranges from 75 to 94%. Experiment conducted in the SSF configuration achieved 86.5% of cellulose to ethanol conversion in 14 hours. Experiment carried out in SHF configuration achieved 63.2% of cellulose to ethanol conversion in 37 hours. Experiments carried out in FB configuration reached larger amount of glucose with the same enzyme load employed in batch experiment and at the same time. / O objetivo deste trabalho foi avaliar as etapas de hidrolise enzimatica e fermentacao do caldo hidrolitico do bagaco de cana-de-acucar (BCA) para producao de etanol de segunda geracao (2G). Foram realizados experimentos de hidrolise enzimatica empregando cargas de solidos de 8%, 10%, 15% e 20% (m/v). Amostras de BCA innatura e explodido a vapor foram submetidas a diferentes sequencias de pretratamentos: agua + solucao de NaOH 4%; solucao de H2SO4 1% + solucao de NaOH 4%; solucao de H2SO4 1% + solucao de NaOH 7%; solucao NaOH 7%; amonia aquosa 15%; agua. As amostras de bagaco foram caracterizadas quimica e estruturalmente (MEV). Os rendimentos em cada sequencia de pre-tratamento foram calculados. O material pre-tratado foi submetido a experimento de hidrolise enzimatica com diferentes cargas de enzimas (33, 65 e 98 FPU/g de celulose) e configuracoes (SHF Separated Hydrolysis and Fermentation, SSF Simultaneous Saccharification and Fermentation, e BA Batelada Alimentada). Nestes experimentos foi utilizado extrato enzimatico Accelerase 1500 (Genencor). Na etapa de pre-tratamento a amostra de BCA in natura pre-tratada com agua e solucao de NaOH 4% obteve a menor perda de celulose (23,9%). A remocao de hemicelulose e lignina foi de 73,7% e 79,1%, respectivamente. As demais sequencias de pretratamento obtiveram valores de remocao de hemicelulose entre 72,3% a 92,2% e de remocao de lignina entre 60,0% a 88,9%. Hidrolises realizadas com alta carga de solido (20%) apresentaram um hidrolisado mais concentrado em glicose (ca. 110 g/l), obtendo-se 64% de conversao em 34 horas. Apos a etapa de hidrolise seguiuse a etapa fermentacao. Esses experimentos foram realizados com a levedura Saccharomyces cerevisiae (liofilizado comercial) obtendo-se rendimentos na faixa de 75 a 94%. Experimento realizado na configuracao SSF atingiu 86,5% de conversao de celulose a etanol em 14 horas de experimento. Experimento na configuracao SHF obteve 63,2% de conversao de celulose a etanol em 37 horas. Experimento em BA obteve maior massa de glicose com a mesma quantidade de enzima utilizada no experimento em batelada e no mesmo tempo.