Made available in DSpace on 2016-08-29T15:39:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9269_Rogério Danieletto - Versão final.pdf: 1180464 bytes, checksum: 8cc877ad50d3cad8b2ad0a558bb171ad (MD5) Previous issue date: 2015-10-09 / Lipases são enzimas que catalisam reações de grande interesse industrial, podendo ser usadas na síntese do biodiesel, que é um combustível alternativo e biodegradável produzido a partir de fontes renováveis, tais como óleos vegetais e gordura animal. O objetivo deste trabalho foi estudar a produção de lipases utilizando fungos Penicillium sp. e Rhizomucor sp. por fermentação em estado sólido (FES). Neste trabalho, a fermentação para a produção das lipases utilizou como substrato o bagaço de cana. Inicialmente, foram realizados ensaios preliminares com o intuito de testar a melhor granulometria do bagaço (0,6 a 1,18 mm ou 0,6 a 2,0 mm), a utilização ou não de uma solução nutritiva e o pré-tratamento químico (peróxido ou ácido-básico) que deveria ser empregado a fim de melhorar a disponibilidade de fonte de carbono para os fungos. Após os ensaios preliminares, buscou-se a otimização das condições de cultivo, sendo estudadas as temperaturas de 28ºC, 33ºC e 38ºC, os teores de umidade de 60%, 70% e 80% e as concentrações do indutor óleo de oliva de 5%, 7,5% e 10% de acordo com o planejamento experimental 33, com 2 pontos centrais, totalizando 29 experimentos. A máxima atividade lipásica (0,470 UI/g) para o Penicillium sp foi obtida nas condições de 33ºC, 80% de umidade e 10% do indutor, idênticas condições para atividade lipásica máxima para o Rhizomucor sp (0,583 UI/g). Para o Penicillium sp. apenas a Temperatura (Q) e Umidade (L) foram significativas a 95% de confiança, entretanto, para o Rhizomucor sp, a Umidade (L), a Umidade (Q) e o indutor (L) foram significativos a 95% de confiança. Após a liofilização do extrato enzimático, foi realizada a transesterificação com uma gordura proveniente da caixa de gordura de uma grande empresa da Grande Vitória, previamente tratada, obtendo-se rendimento de 56,72% para o extrato bruto do fermentado de Penicillium sp. e 59,47% para o extrato bruto do fermentado de Rhizomucor sp.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-04-30. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:46:00Z : No. of bitstreams: 1 000844539_20170530.pdf: 99312 bytes, checksum: 1d3847b4490b2b02c9ae5a2aeb7e8389 (MD5) Bitstreams deleted on 2017-06-02T11:56:31Z: 000844539_20170530.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-06-02T11:57:15Z : No. of bitstreams: 1 000844539.pdf: 1734439 bytes, checksum: 1dcac8f5f69fe7680872119a4175ae7a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta tese trata da ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases fúngicas por fermentação em estado sólido (FES), constando de etapas experimentais, desenvolvidas no Brasil, e de modelagem e simulação, realizada na Alemanha. Em escala de frascos, foram obtidos parâmetros cinéticos de crescimento dos fungos termofílico Myceliophthora thermophila I-1D3b e mesofílico Trichoderma reesei QM9414. O crescimento foi estimado com base no teor de proteínas e as velocidades específicas de crescimento foram μ = 0,06 e 0,10 h-1 para os fungos termo e mesofílico, respectivamente. No período sanduíche, foi proposto um modelo heterogêneo bidimensional capaz de prever perfis de temperatura, umidade e crescimento fúngico ao longo do processo em qualquer posição do biorreator. Simulações empregando este modelo ao cultivo de M. thermophila em biorreator de leito empacotado com 7,62 cm de diâmetro interno indicaram que não deveria haver sobreaquecimento, mas perfis de umidade poderiam comprometer a produtividade na zona próxima à entrada de ar. Em ampliação de escala, foram realizados experimentos em biorreatores de leito empacotado empregando-se ambos os fungos e, como substratos, bagaço de cana e farelo de trigo. O rendimento do processo foi medido em termos de atividades celulolíticas, bem como se analisaram perfis de temperatura ao longo do processo e de umidade final do fermentado. Para ambos os fungos, em biorreator com 7,62 cm de diâmetro, não houve sobreaquecimento do leito para substrato contendo fibras de bagaço, concordando com simulações. Em biorreator com diâmetro 20 cm, observou-se um perfil térmico radial expressivo, com aumento de temperatura de até 10 ºC no centro do leito. Com o fungo termofílico M. thermophila, as atividades médias de endoglucanase e xilanase atingiram, respectivamente, 785 e 2120 U/gss no biorreator estreito e 580 e 2070 U/gss no biorreator largo... / This thesis deal with the scale-up of packed-bed bioreactors for fungal cellulases production by solid-state fermentation (SSF), comprising experimental steps, developed in Brazil, and modeling and simulation, developed in Germany. At flasks scale, growth kinetic parameters were obtained for thermophilic fungus Myceliophthora thermophila I-1D3b and mesophilic one Trichoderma reesei QM9414. Growth was estimated based on protein content and specific growth rates were μ = 0,06 and 0,10 h-1 for thermo and mesophilic fungi, respectively. During the abroad period, it has been proposed a heterogeneous two-dimensional model able to predict temperature, moisture content and fungal growth profiles throughout the process at any position of the bioreactor. Simulations using this model for the cultivation of M. thermophila in a packed-bed bioreactor with internal diameter 7.62 cm addressed that is shouldn't happen overheating; however, moisture content profiles could harm enzyme productivity in the vicinity of the air inlet. On scaling-up, experiments in packed-bed bioreactors employing both fungi and sugar cane bagasse and wheat bran as substrates were carried out. The process yield was measured as cellulolytic activities, as well as temperature profiles along the process and final moisture contents of the fermented materials were obtained. For both fungi, in bioreactor with 7.62 cm diameter, there was no overheating of the bed when substrate contained bagasse fibers, agreeing with simulations. In bioreactor with 20 cm diameter, an expressive radial thermal profile has been observed, with temperature increasing up to 10 ºC at bed central axis. With thermophilic fungus M. thermophila, average activities of endoglucanase and xylanase reached, respectively, 785 and 2120 U/gss in thin-bioreactor and 580 and 2070 U/gss in large-bioreactor. With mesophilic fungus T. reesei, average activities of endoglucanase and ... / FAPESP: 2011/07453-5

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-02Bitstream added on 2014-06-13T18:47:36Z : No. of bitstreams: 1 aquino_plm_me_sjrp.pdf: 528292 bytes, checksum: 19f5670b2dc7ea09762a3927055f84a8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Not available

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-16T13:07:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao Cyndy Farias.pdf: 1334800 bytes, checksum: b72c07448d252fc10bfb1b286ca3a1d9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-16T13:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao Cyndy Farias.pdf: 1334800 bytes, checksum: b72c07448d252fc10bfb1b286ca3a1d9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / CNPq / Espécies de Aspergillus vem sendo objeto de estudos devido à capacidade de produzir lipases, aumentando sua aplicabilidade em escala industrial. A grande demanda industrial por novas fontes de lipases com diferentes características tem estimulado a procura de novas cepas de microorganismos lipolíticos, principalmente de fungos, ou a busca de novas fontes de carbono com o interesse em otimizar a produção de lipases utilizando substrato de baixo valor comercial. Os objetivos deste trabalho foram detectar e produzir lipases utilizando como substratos resíduo de licuri por culturas de Aspergillus mantidas na Micoteca URM; selecionar o melhor produtor, verificar as melhores condições de produção da enzima e determinar o efeito e a estabilidade das lipases ao pH e a temperatura. Foram realizadas a reativação e autenticação das culturas através das características morfofisiológicas. A detecção da atividade lipásica foi realizada utilizando Tween 20 como substrato. Na fermentação em estado sólido utilizou-se resíduo de licuri como fonte de carbono. Para determinação das melhores condições de produção foi realizado planejamento fatorial completo (24) com as variáveis temperatura, pH, teor de umidade e concentração de indutor. A enzima foi caracterizada parcialmente quanto ao pH e temperatura ótimos e estabilidade ao pH e à temperatura. Das 18 culturas preservadas sob óleo mineral, no período de 5 anos, todas permaneceram viáveis e foram autenticadas. Na seleção do produtor de lipases nenhuma cultura foi capaz de apresentar halo de degradação, entretanto em fermentação em estado sólido utilizando farelo de licuri todas as culturas produziram lipases com atividades que variaram de 74,33 a 197,44 U/gss. A. candidus URM 5611 apresentou um bom desempenho com atividade lipolítica de 197,44 U/gss, após 48 horas de fermentação, sendo selecionado para a produção e caracterização parcial da enzima. Após a produção da enzima em diferentes condições, atividade máxima de lipases foi de 121,856 U/gss em 48 h de fermentação nas condições: 75% de umidade, pH 5,5, 0% de indutor a 25ºC. A lipase apresentou atividade ótima em pH 2,5 a 65°C e estabilidade na faixa de pH 2,5 a 9,0 de 30 a 80°C. Culturas de Aspergillus preservadas sob óleo mineral em coleções de culturas são capazes de manter as características morfofisiológicas. A. candidus é uma espécie promissora para produção de lipases com perspectiva de aplicação em escala industrial. O uso de resíduo agroindustrial para obtenção de lipases torna-se uma ferramenta para o desenvolvimento de tecnologias limpas, convertendo o resíduo em questão em um produto de maior valor agregado.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:03:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1645_1.pdf: 622008 bytes, checksum: 9d4279a257223f3c1de092e45e4e59c0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Microrganismos isolados e identificados, quando preservados por processos adequados podem ser armazenados por longos períodos. Existem métodos de preservação que asseguram a viabilidade, morfologia, fisiologia e genética, com o objetivo de manter a cultura por períodos, conservando as características genéticas e propriedades industriais. Aspergillus niger é a espécie mais comumente utilizada para a produção industrial de enzimas pectinolíticas. As enzimas pectinolíticas são um grupo heterogêneo de enzimas que hidrolisam as substâncias pécticas presentes nos vegetais. Este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade, autenticar taxonomicamente 25 culturas de A. niger estocadas sob óleo mineral na Micoteca URM e produzir pectinases por fermentação em estado sólido (FES) da palma forrageira e da casca do maracujá utilizando a cultura selecionada. Todas as culturas reativadas foram viáveis e autenticadas taxonomicamente, apesar do longo período de estocagem, que variou de 1 a 41 anos. Quanto à capacidade pectinolítica, 23 culturas apresentaram halo de degradação ao redor da colônia, evidenciando a capacidade de degradar pectina. A cultura que apresentou maior halo de degradação foi URM4645 (18 mm), sendo selecionada para as FES, onde foram avaliadas as atividades de endopoligalacturonase (endo-PG), exopoligalacturonase (exo-PG), pectina liase (PL) e pectinesterase (PE). A atividade máxima obtida foi de 66,19 U/g de endo-PG, 3,59 U/g de exo-PG e 40.615,62 U/g de PL, nos tempos de 96, 24 e 72 horas de FES da palma forrageira, respectivamente. A melhor condição para a produção das enzimas foi obtida com 10,0 g do substrato, 107 esporos/g a 28ºC com 96 horas. A atividade ótima de endo-PG e PL foi em pH 5,0 a 50ºC e exo-PG em pH 7,0 a 40ºC. Endo-PG e exo-PG foram estáveis em uma faixa de pH 3,5-11,0 e a 50ºC e a 80ºC, respectivamente, e PL em pH 5,0 e a 50ºC. Utilizando a casca do maracujá a atividade máxima obtida foi de 31,35 U/g de endo-PG, 7,98 U/g de exo-PG, 551.299,39 U/g de PL e 447,93 U/g de PE, nos tempos de 96 horas de FES para a endo-PG e PL e 72 horas para a exo-PG e PE. A melhor condição para a produção das quatro enzimas foi obtida com 5,0 g do substrato, 30% de umidade a 34ºC com 96 horas. Endo-PG apresentou atividade ótima em pH 7,5 a 40ºC, exo-PG e PL em pH 7,0 a 80°C e PE em pH 3,5 a 30°C. Endo-PG foi estável na faixa de pH 7,0-8,0 e a 40ºC, enquanto exo-PG e PL foram estáveis na faixa de pH 6,0-8,0 e 6,0-7,5 e a 60-70ºC, respectivamente. PE foi estável na faixa de pH 3,5-5,0 e a 30-60ºC

Na produção do etanol 2G, as celulases representam um componente importante do custo. Com base em informações da literatura e resultados obtidos no Laboratório de Engenharia Bioquímica da Escola Politécnica da USP, foi feito um estudo do custo de produção das celulases via fermentação em estado sólido (FES) em escala industrial. Foram consideradas as seguintes variáveis no processo de produção das celulases, denominadas cenários de produção: concentração das celulases no meio de cultura de 1 a 150 FPU/gms; produtividade em celulases em 0,11 e 0,45FPU/gms.h; atividade de celulase na hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar entre 7 e 30 FPU/g de substrato seco; massa de bagaço de cana a ser hidrolisada entre 5 e 30% do bagaço gerado numa usina sucroalcooleira de referência (1.000.000 ton. de cana-de-açúcar /ano); custo dos substratos para a FES variando entre US$6,00 a US$12,00 por tonelada para o bagaço de cana-de-açúcar (80% da massa do meio) e US$80,00 a US$110,00 por tonelada para o farelo de trigo (20% da massa do meio); capacidade volumétrica dos reatores de FES variando entre 5 e 50 m3. Os impactos das variáveis consideradas foram: concentração de celulases no meio de cultura, acima de 45FPU/gms causam reduções menores que 5% no custo de produção; produtividades iguais em celulases (0,45FPU/gms.h), apresenta um processo 11% menos custoso para aquela com maior produção de enzimas, em relação ao tempo de fermentação; destinação de até 10% do bagaço gerado pela usina, reduz em 7% o custo de produção das celulases e a dosagem de celulase não causa redução significativa nos custos de produção, assim como o custo das matérias-primas; o aumento da capacidade dos reatores de FES causam redução de até 47% no custo de produção das celulases. A análise de regressão linear das variáveis apresentadas indica qual o impacto percentual dobre o custo de produção das celulases: quantidade de bagaço de cana-de-açúcar destinado à hidrólise (0,6%), atividade enzimática para a reação de hidrólise (0,3%), produção de celulase (73,4%), volume dos reatores de inóculo (0,5%), volume dos reatores de FES (2,7%), tempo de crescimento do inóculo (0,1%), tempo de fermentação (3,7%), custo do bagaço de cana-de-açúcar (0,9%), custo do farelo de trigo (0,6%) e outras variáveis não analisadas (17,2%). Conclui-se que, com os dados atuais sobre FES, a probabilidade de se obter um processo em escala industrial com custo de produção de celulase menor que US$0,50/100.000FPU é de 15%. Desenvolvimento de culturas microbianas mais produtivas em celulases e tecnologias mais avançadas de reatores de grande escala, são necessárias à viabilidade da produção das celulases via FES para aplicação na hidrólise de celulose. / In ethanol 2G production, cellulases are an important component of the cost. Based on information from literature and results obtained in the Labotatório de Engenharia Bioquímica da Escola Politécnica da USP, a study was made of the production cost of cellulases via solid state fermentation (SSF) on industrial scale. The following variables were considered in the production of cellulases, called \"production scenarios\": the concentration of cellulase in the culture medium from 1 to 150 FPU / gms; productivity cellulases in 0.11 and 0.45 FPU / gms.h; cellulase activity in the hydrolysis of bagasse from sugar cane between 7 and 30 FPU / g substrate dry mass; cane bagasse hydrolyzed to be between 5 and 30% of sugarcane bagasse generated in a reference plant (1,000,000 ton of cane sugar per year) and the cost of substrates for SSF ranging from $ 6.00 to $ 12.00 per ton for the sugarcane bagasse (80% by weight of medium) and $ 80, 00 to $ 110.00 per ton for wheat bran (20% of the mass medium); volumetric capacity of the reactors of FES ranged between 5 and 50 m3. The impacts of the variables considered were: concentration of cellulase in the culture medium above 45FPU/gms cause reductions of less than 5% of the cost of production; for equal productivities of cellulose (0.45 FPU / gms.h) shows a process 11% less costly when the production of enzymes is higher in relation to fermentation time; using up to 10% of sugarcane bagasse generated by the reference plant, reduces by 7% the cost of production of cellulases and cellulase dosage does not cause significant reduction in production costs as well as the cost of raw materials; increasing the capacity of the reactors of FES cause a reduction of up to 47% on cost of production of cellulases. The linear regression analysis of the variables presented indicates what percentage impact the production cost of cellulases: The amount of bagasse cane sugar for the hydrolysis (0.6%), enzymatic activity for the hydrolysis reaction (0, 3%), production of cellulase (73.4%), the reactor volume of inoculum (0.5%), volume of the reactors of FES (2.7%), time of growth of the inoculum (0.1%) fermentation time (3.7%), cost of sugarcane bagasse (0.9%), cost of wheat bran (0.6%) and other variables not analyzed (17.2%). It was concluded that with current data on FES, the probability of obtaining a process on an industrial scale with production cost of cellulase less than $ 0.50/100.000FPU is 15%. Development of microbial cultures more productive in cellulases and more advanced technologies for large-scale reactors are necessary for the viability of the production of cellulases for FES for application in the hydrolysis of cellulose.

Orientador: João Cláudio Thoméo / Banca: José Teixeira Freire / Banca: Pedro de Oliva Neto / Banca: Andreas Bück / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Resumo: Esta tese trata da ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases fúngicas por fermentação em estado sólido (FES), constando de etapas experimentais, desenvolvidas no Brasil, e de modelagem e simulação, realizada na Alemanha. Em escala de frascos, foram obtidos parâmetros cinéticos de crescimento dos fungos termofílico Myceliophthora thermophila I-1D3b e mesofílico Trichoderma reesei QM9414. O crescimento foi estimado com base no teor de proteínas e as velocidades específicas de crescimento foram μ = 0,06 e 0,10 h-1 para os fungos termo e mesofílico, respectivamente. No período sanduíche, foi proposto um modelo heterogêneo bidimensional capaz de prever perfis de temperatura, umidade e crescimento fúngico ao longo do processo em qualquer posição do biorreator. Simulações empregando este modelo ao cultivo de M. thermophila em biorreator de leito empacotado com 7,62 cm de diâmetro interno indicaram que não deveria haver sobreaquecimento, mas perfis de umidade poderiam comprometer a produtividade na zona próxima à entrada de ar. Em ampliação de escala, foram realizados experimentos em biorreatores de leito empacotado empregando-se ambos os fungos e, como substratos, bagaço de cana e farelo de trigo. O rendimento do processo foi medido em termos de atividades celulolíticas, bem como se analisaram perfis de temperatura ao longo do processo e de umidade final do fermentado. Para ambos os fungos, em biorreator com 7,62 cm de diâmetro, não houve sobreaquecimento do leito para substrato contendo fibras de bagaço, concordando com simulações. Em biorreator com diâmetro 20 cm, observou-se um perfil térmico radial expressivo, com aumento de temperatura de até 10 ºC no centro do leito. Com o fungo termofílico M. thermophila, as atividades médias de endoglucanase e xilanase atingiram, respectivamente, 785 e 2120 U/gss no biorreator estreito e 580 e 2070 U/gss no biorreator largo... / Abstract: This thesis deal with the scale-up of packed-bed bioreactors for fungal cellulases production by solid-state fermentation (SSF), comprising experimental steps, developed in Brazil, and modeling and simulation, developed in Germany. At flasks scale, growth kinetic parameters were obtained for thermophilic fungus Myceliophthora thermophila I-1D3b and mesophilic one Trichoderma reesei QM9414. Growth was estimated based on protein content and specific growth rates were μ = 0,06 and 0,10 h-1 for thermo and mesophilic fungi, respectively. During the abroad period, it has been proposed a heterogeneous two-dimensional model able to predict temperature, moisture content and fungal growth profiles throughout the process at any position of the bioreactor. Simulations using this model for the cultivation of M. thermophila in a packed-bed bioreactor with internal diameter 7.62 cm addressed that is shouldn't happen overheating; however, moisture content profiles could harm enzyme productivity in the vicinity of the air inlet. On scaling-up, experiments in packed-bed bioreactors employing both fungi and sugar cane bagasse and wheat bran as substrates were carried out. The process yield was measured as cellulolytic activities, as well as temperature profiles along the process and final moisture contents of the fermented materials were obtained. For both fungi, in bioreactor with 7.62 cm diameter, there was no overheating of the bed when substrate contained bagasse fibers, agreeing with simulations. In bioreactor with 20 cm diameter, an expressive radial thermal profile has been observed, with temperature increasing up to 10 ºC at bed central axis. With thermophilic fungus M. thermophila, average activities of endoglucanase and xylanase reached, respectively, 785 and 2120 U/gss in thin-bioreactor and 580 and 2070 U/gss in large-bioreactor. With mesophilic fungus T. reesei, average activities of endoglucanase and ... / Doutor

Orientador: Luciana Francisco Fleuri / Resumo: A fermentação em estado sólido (FES) é um bioprocesso especialmente adequado para obtenção de produtos de alto valor biotecnológico, tais como enzimas resultantes do metabolismo de micro-organismos. É particularmente interessante para fungos filamentosos, que são adaptados ao sistema, crescendo em substratos sólidos com baixo ou nenhum teor de água livre. A FES oferece diversas vantagens em relação à fermentação submersa, com destaque para a sustentabilidade e economia do processo pelo baixo consumo de água e a aproveitamento de resíduos agroindustriais, que podem ser utilizados como substratos e são amplamente disponíveis. Mundialmente, a demanda industrial por enzimas está em ascensão: movimentou USD 4,4 bilhões em 2015 e possui crescimento estimado em 7,8% (USD 2 bilhões) para 2015-2020. As enzimas obtidas por FES apresentam elevada versatilidade, relacionada às diferentes capacidades hidrolíticas e propriedades bioquímicas, cujas enzimas proteolíticas produzidas por esse sistema podem ser aplicadas na produção de fragmentos proteicos com atividades biológicas distintas capazes de beneficiar a saúde humana e animal, denominados peptídeos bioativos. Já foram obtidos peptídeos bioativos com ações antimicrobiana, antioxidante, antihipertensiva, imunomodulatória, opióide e antineoplásica. É reportado que estes compostos podem ser mais seletivos quando comparados a outras pequenas moléculas empregadas como fármacos. O leite é uma das principais fontes de obtenção de peptídeos r... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Orientador: Roberto da Silva / Banca: Michel Brienzo / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Resumo: Celulases são essenciais para a hidrólise de materiais lignocelulósicos visando à produção de etanol de segunda geração. A fermentação em estado sólido é um processo que proporciona altas concentrações de enzimas que podem ser aplicadas nessa hidrólise. O objetivo do presente trabalho foi produzir enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas empregando os fungos Trichoderma reesei e Myceliophthora thermophila por fermentação em estado sólido em biorreator de leito empacotado e aplicar essas enzimas, combinadas ou não, na sacarificação de bagaço de cana-deaçúcar. Foram empregados bagaço in natura, bagaço pré-tratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino e bagaço com pré-tratamento hidrotérmico. A produção de enzimas foi avaliada pelas atividades CMCase, atividade sobre papel de filtro (FPU), xilanase e β-glicosidase. Para os experimentos de sacarificação com extratos dos fungos não combinados, foi adotado um planejamento de superfície de resposta central composto com 5 repetições do ponto central, tendo como fatores o volume de extrato enzimático e o tempo de hidrólise. Os resultados com os dois extratos indicaram como ótimos um volume de 7,0 mL e 6 horas de hidrólise para os bagaços in natura, pré-tratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino e com pré-tratamento hidrotérmico, exceto o extrato de M. thermophila que resultou em 5,0 mL e 6,8 horas para o bagaço hidrotérmico. Os melhores resultados de conversão em glicose com os dois extratos foram obtidos com o bagaço prétratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino, tendo sido de 34,0 % para M. thermophila e de 21,2 % para T. reesei. A partir destes resultados, foi elaborado um planejamento fatorial completo para os experimentos de hidrólises empregando coquetéis enzimáticos. Os fatores empregados foram composição (1:1; 1:3; 3:1) e temperatura... / Abstract: Cellulases are essential for the hydrolysis of lignocellulosic materials aiming to the production of second generation ethanol. The solid-state fermentation is a process that allows obtaining high concentrations of enzymes which can be applied in this hydrolysis. The purpose of the current work was producing cellulolytic and hemicellulolytic enzymes by employing the fungi Trichoderma reesei and Myceliophthora thermophila by solid-state fermentation in packed-bed bioreactor and apply these enzymes, combined or not, in the saccharification of sugarcane bagasses. Bagasse in natura, bagasse pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium and bagasse with hydrothermal pretreatment have been employed. The enzymes production was evaluated by CMCase, filter paper activitie (FPU), xylanase and β-glucosidase activities. For the saccharification experiments with extracts from both fungi no-combined, it has been adopted a central-composed response surface design with 5 replications of the central point, having as factors the volume of enzyme extract and the duration of hydrolysis. The results with both extracts indicated as optimal a volume of 7,0 mL and 6 hours of hydrolysis for the bagasses in natura, pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium and with hydrothermal pretreatment, except the extract of M. themophila that resulted in 5,0 mL and 6,8 hours for the hydrothermal bagasse. The best results of conversion in glucoses with both extracts were obtained with the bagasse pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium, which have been 34,0 % for M. themophila and 21,2 % for T. reesei. From these results, it has been elaborated a full factorial design for the hydrolysis experiments employing enzymatic cocktails. The factors used were composition (1:1; 1:3; 3:1) and temperature (45, 55, 65 ºC and alternated). The best result was obtained by... / Mestre

Submitted by Caroline Perez (lopesperezcaroline@gmail.com) on 2017-03-15T13:18:05Z No. of bitstreams: 1 Caroline_Lopes_Perez_Dissert_Final.pdf: 6948213 bytes, checksum: 88316394d4ffc78684a65d0a022b2c93 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-21T14:27:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 perez_cl_me_sjrp.pdf: 6948213 bytes, checksum: 88316394d4ffc78684a65d0a022b2c93 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-21T14:27:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 perez_cl_me_sjrp.pdf: 6948213 bytes, checksum: 88316394d4ffc78684a65d0a022b2c93 (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Esta dissertação apresenta um estudo sobre a ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases e hemicelulases por fermentação em estado sólido (FES) empregando o fungo termofílico Myceliophthora thermophila I-1D3b e substrato composto por bagaço de cana de açúcar e farelo de trigo. As etapas de desenvolvimento do projeto consistiram em ensaios em biorreator de diâmetro interno e altura iguais a 7,62 e 10 centímetros, de modo que foram realizados ensaios variando tamanho das partículas de bagaço de cana, densidade bulk do leito, taxas de aeração e modo de distribuição da vazão de ar. Com base nos resultados obtidos, observou-se que partículas de bagaço de tamanho reduzido fornecem bons rendimentos de atividades enzimáticas quando submetidas a altas taxas de aeração em leitos de elevada densidade. Partículas maiores forneceram melhores resultados para leitos de �bulk= 0,395 g/cm3 , bem como a utilização de vazão de ar determinada com base no número de Damköhler modificado igual a 1. Resultados obtidos em ensaios em biorreatores de 0,8 metros, com e sem distribuição de ar, mostraram que inserir ar ao longo do leito é uma estratégia que permite aeração eficiente ao longo do sistema fermentativo, sem que ocorra secagem excessiva do substrato. Atividades relativas de CMCase e xilanase atingiram cerca de 1,2 e 0,7, respectivamente. As etapas finais consistiram em fermentações realizadas em biorreator de diâmetro interno e altura iguais a 20 centímetros. Nessas condições, foram testadas duas formas de distribuição de ar ao longo do leito de quatro módulos fermentativos: utilizando um tubo interno perfurado no módulo central inserindo metade da vazão total, e a outra metade inserida pelo inferior do leito e utilizando um tubo interno central, com quatro orifícios por módulo para espalhamento da vazão. Em termos de produção de celulase, o tubo no módulo central se mostrou a melhor alternativa para o aumento de escala, chegando a apresentar 0,8 de atividades enzimáticas relativas de CMCase, e em termos de atividades relativas de xilanase, a melhor opção foi o tubo interno longitudinal, apresentando valores de 0,55. Diante do exposto, o número de Damköhler modificado é interessante do ponto de vista de aumento de escala, no entanto é preciso ainda entender o mecanismo de atividade respiratória dos microrganismos para que os conceitos possam ser aplicados em sinergia, podendo-se assim esperar bom desempenho do processo em escala industrial. / This work presents a study of scale–up packed bed bioreactors for the production of cellulases and hemicellulases by solid-state fermentation (SSF) using the thermophilic fungus Myceliophthora thermophila I-1D3b and substrate composed by sugar cane bagasse and wheat bran. The development phases of the project consist in tests using bioreactors composed by internal diameter and height equal to 7.62 and 10 centimeters, respectively, so that the assays vary the size of the sugar cane bagasse particles, the bulk density, the airflow rate and how’s distributed along the bed. Based on the results obtained, it was defined that the particles of small size provide good results of enzymatic activity yields when submitted to high aeration rates in high bulk density beds. When testing normal size sugarcane bagasse particles, the best results were obtained for the beds with �bulk= 0,395 g/cm3 as well as airflow rate based on the modified Damköhler number equal to 1. Results obtained in tests in 0,8 meter height bioreactors, with and without airflow distribution, show that inserting air in different bed heights is a strategy to ensure efficient aeration throughout the fermentation system without excessive drying of the substrate. Activities related to CMCase and xylanase reached about 1.2 and 0.7, respectively. The final stages consisted in perform fermentation assays in a bioreactor of internal diameter and height equal to 20 centimeters. Under these conditions, two forms of long-term distribution were tested: using an internal ring to insert half of the total flow, together with the other half inserted in the lower part of the bed and using a central internal pipe with 4 holes per module for airflow distribution. In terms of cellulase production, the internal ring showed a better alternative for scaling-up, reaching a valeu of 0.8 CMCase relative enzymatic activities, and with respect to xylanase relative enzymatic activities, the best option was the central pipe, presenting values of 0,55. On the above, the modified Damköhler number is interesting when it refers to scale-up, although it’s necessary to understand the mechanism of respiratory activity of the microorganisms so that the concepts can be applied in synergy, and it can be expected good process performance in industrial scale. / CNPq: 132957/2016-7