A banana (Musa spp.) está entre as culturas mais abundantes no mundo, e devido ao seu descarte, desde a colheita até a sua comercialização gera-se grande quantidade de resíduos sólidos. Neste cenário, buscou-se avaliar o potencial uso do resíduo de banana (RB) como substrato e fonte de bactérias fermentativas para produção de H2 e metabólitos solúveis. Obteve-se a partir da fermentação natural do RB biomassa autóctone produtora de H2 sem necessidade do uso de fonte exógena de bactérias e custo adicional de fontes de carbono. Nesse consórcio foram identificadas bactérias semelhantes a Lactobacillus e Clostridium. Ensaios em reatores em batelada foram conduzidos para seleção do meio de cultivo (BAC, Noparati e PCS), das variáveis independentes (pH, temperatura, concentração do substrato, headspace e inóculo), seguido do delineamento composto central rotacional (DCCR) para otimização da produção de hidrogênio. Verificou-se que as condições nutricionais do meio PCS (extrato de levedura, peptona, NaCl e CaCO3) e RB resultaram na produção (P) e rendimento (YH2) máximo de 15,05 mL e 10,03 mL H2.g-1 CT (carboidratos totais), respectivamente. Em relação às variáveis independentes (pH, temperatura, concentração de substrato, volume do headspace e porcentagem de inóculo) obteve-se maiores valores de P e velocidade de produção (Rm) de H2 de 38,08 mL e 3,07 mL.h-1, respectivamente, em pH 7,5, 15 g.L-1, 44ºC, 40% de headspace e 15% inóculo. Em relação às variáveis estatisticamente significativas (pH e temperatura) via realização do DCCR observou-se que o aumento do pH (de 5,09 para 7,5) favoreceu, tanto P, quanto Rm, todavia, maior temperatura (de 27,1 para 46,9ºC) associada ao menor pH (<6,5) foram condições desfavoráveis para esses parâmetros. Por outro lado, obteve-se redução do tempo de início de produção de hidrogênio (&#955;H2) para maior temperatura (44-46,9ºC) associada ao menor pH (5,5) As condições operacionais ótimas estimadas via modelo foram em pH 7,0 e 37ºC, obtendo-se 70,09 mL H2, 12,43 mL H2.h-1 e 93 mL.g-1 CT, para P, Rm e YH2, respectivamente. Bacilllus sp. isolada do RB cresceu em variedade de substratos (glicose, xilose, manose, galactose, frutose, maltose, celobiose, sacarose, amido e RB), e 71 mL H2 foi obtido em 5 g.L-1 de RB, pH 7 a 37ºC. Em todos os ensaios em reatores em batelada, independentemente das condições operacionais, verificou-se que as principais vias metabólicas foram do ácido acético butírico e ácido lático, principalmente com glicose e frutose como fonte de carbono. A acidificação dos reatores resultou na diminuição do pH inicial para valores <4,0 favorecendo a rota solventogênica. Na biomassa fermentativa autóctone e aquela dos reatores em batelada foi possível inferir sobre elevado potencial metabólico, devido a identificação de genes relacionados com enzimas do metabolismo de carboidratos. / Banana (Musa spp.) is among the most abundant crops in the world and, due to its discard, great quantity of solid waste is generated from the harvest until its commercialization. In this scenario, the potential use of banana residue (RB) as substrate and source of fermentative bacteria for the production of H2 and soluble metabolites was evaluated. It was obtained from RB natural fermentation native autochthonous H2-producing biomass without the need to use exogenous source of bacteria and additional costs from carbon sources. In this consortium, bacteria similar to Lactobacillus and Clostridium were identified. Batch reactor experiments were conducted to select culture medium (BAC, Noparati and PCS) and independent variables (pH, temperature, substrate concentration, headspace and inoculum), followed by central composite rotatable design (CCRD) experiments for optimization of hydrogen production. It was verified that the nutritional conditions provided by PCS medium (yeast extract, peptone, NaCl and CaCO3) and RB resulted in the maximum production (P) and yield (YH2) of 15.05 mL and 10.03 mL H2 g-1 CT (total carbohydrates), respectively. Regarding the independent variables (pH, temperature, substrate concentration, headspace volume and percentage of inoculum), higher P and H2 production rate (Rm) were obtained (38.08 mL and 3.07 mL h-1, respectively) at pH 7.5, 15 g L-1 of substrate, 44 °C, 40% headspace and 15% inoculum. In relation to the statistically significant variables (pH and temperature), it was observed through CCRD that the increase in pH (from 5.09 to 7.5) favored both P and Rm, however, a higher temperature (from 27.1 to 46.9ºC) associated with lower pH (<6.5) were unfavorable conditions for these parameters. On the other hand, a reduction in the hydrogen production start time (H2) was obtained with higher temperature (44-46.9ºC) associated to lower pH (5.5). The optimum operational conditions, estimated by modeling, were pH 7.0 and 37 °C, yielding 70.09 mL H2, 12.43 mL H2 h-1 and 93 mL gCT-1 for P, Rm and YH2, respectively. Bacillus sp. isolated from RB grown on a variety of substrates (glucose, xylose, mannose, galactose, fructose, maltose, cellobiose, sucrose, starch and RB), and 71 mL H2 was obtained with 5 g L-1 RB, pH 7 at 37 °C. In all batch reactor experiments, regardless of operating conditions, the main metabolic pathways were acetic acid, butyric acid and lactic acid, mainly with glucose and fructose as carbon sources. Acidification of the reactors resulted in a decrease of the initial pH to values <4.0, favoring the solventogenic pathway. It was possible to infer about the high metabolic potential in the autochthonous fermentative biomass and in the biomass from the batch reactors due to the identification of genes related to enzymes of the carbohydrate metabolism.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-11-06T11:40:02Z No. of bitstreams: 1 LUCIANO FERNANDES MONTEIRO - TESE (PPGEP) 2012.pdf: 1345638 bytes, checksum: 56948a137db5ba5ecb07f475b625a828 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-06T11:40:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUCIANO FERNANDES MONTEIRO - TESE (PPGEP) 2012.pdf: 1345638 bytes, checksum: 56948a137db5ba5ecb07f475b625a828 (MD5) Previous issue date: 2012-05-11 / Capes / As indústrias de processamento de frutas geram grandes quantidades de resíduos e em geral estes resíduos são descartados no ambiente, misturando os oriundos das diferentes frutas. Um aproveitamento racional e eficiente desses resíduos como substrato para a produção de proteínas microbianas poderá dar resultados satisfatórios na produção de suplementos para rações, contribuindo também para minimizar os problemas de deposição dos resíduos e agregar valor aos resíduos em forma de suplemento proteico. O presente trabalho foi realizado com o objetivo geral de viabilizar o processo de obtenção de enriquecidos proteicos para ração animal a partir de mistura dos resíduos agroindustriais do processamento de frutas, com estudos de casos com os resíduos do abacaxi, pedúnculo do caju e maracujá visando a produção de suplemento proteico animal, a logística de distribuição e a minimização dos custos do produto final através de análise econômica. Foi realizada a caracterização físicoquímica da mistura dos resíduos in natura e enriquecidos. O estudo do enriquecimento proteico foi realizado por fermentação semisólida (FSS) utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae como inóculo e mistura de resíduos de abacaxi, caju e maracujá como substrato. O enriquecimento foi realizado em estufa com circulação de ar e em câmara climática com umidade relativa do ar controlada. As condições de operação foram: percentagem de leveduras entre 3 e 8%, temperatura de 33 e 35 ºC e umidade relativa do ar de 60, 70 e 80%. Foi observado que a mistura de resíduos, mesmo em condições diversas das recomendadas, apresentou índice de enriquecimento proteico compatível com os relatados na literatura para os resíduos individuais, obtendo-se um produto com 20% de proteína bruta (b.s.). As melhores condições foram T = 35 ºC, inóculo de 3% de levedura e 80% de umidade relativa. Nestas condições o consumo de açúcares redutores foi de 3,422% e a umidade final dos resíduos enriquecidos de 78,24%. Foi realizado levantamento para identificação dos fornecedores de resíduos e de seus potenciais produtores na Região Nordeste, especificamente nos estados de Alagoas-AL, Ceará-CE, Paraíba-PB, Pernambuco-PE, Rio Grande do Norte-RN e Sergipe-SE. Mediante estudo de caso, através do método do centro de gravidade a localização recomendada para uma unidade produtora no estado de Sergipe foi o município de Estância. A análise preliminar de custos aponta para a viabilidade de produção, com preço final aproximado de R$ 0,47 por quilograma de suplemento proteico produzido, o que indica um valor muito competitivo em relação às alternativas tradicionais. / The fruit processing industries generate large quantities of wastes and the mixing of residuals from different fruits are usually disposed in the environment. A rational and efficient use of these wastes as a substrate for microbial protein enrichment may give satisfactory results in the production of supplements to diets obtaining products with value added. This use of residuals also contributes to minimize waste disposal problems. This work was carried out to optimize the overall process of obtaining enriched protein supplements for animal feed using the mixture of agro industrial wastes from processed fruits. Case studies with pineapple shell, cashew-apple bagasse and passion fruit shell and albedo aimed a better storage, distribution logistics and minimizing the costs of the final product through economic analysis. Fresh and enriched residuals mixture was characterized by their physicochemical properties. The study of protein enrichment was performed by solid state fermentation (SSF) using the yeast Saccharomyces cerevisiae as inoculum and a 1:1:1 mixture of pineapple shells, passion fruit shells and albedo and cashew apple bagasse as substrate. The enrichment was carried out in an oven with air circulation and in a climatic chamber with controlled relative humidity. The operating conditions were: yeast percentage between 3 and 8%, temperature 33ºC and 35 ° C and relative humidity between 60 and 80%. It was found that the mixture of wastes, even when processed out of the optimal conditions recommended for each one, presented protein enrichment index compatible with those reported in literature for the individual waste , obtaining a product with 20% crude protein (b.s). In the studied range it was found that the best conditions were T = 35 ° C, 3% of yeast inoculum and 80% relative humidity. Under these conditions the consumption of reducing sugars was 3.422% and the final moisture content of enriched waste 78.24%. Survey was conducted to identify the suppliers of waste and its potential producers in the Northeast of Brazil, specifically at the States: AL, CE, PB, PE, RN and SE. Through case study, by the method of center of gravity it was found that the neighbors of Estancia is the recommended location for a production unit in the State of Sergipe. A preliminary cost analysis indicates the feasibility of production, with the final price of approximately R$ 0.47 per kilogram of protein supplement produced, which indicates a very competitive value compared to traditional alternatives.

Different factors such as growing environmental awareness due to the increasing negative impact of persistent plastic wastes, the uncontrollable price variations of the raw material and the rapid depletion of  reserves have increased the interest in research regarding polymers derived from renewable sources to replace petroleum-based materials. One of the earth’s most abundant macromolecules is cellulose. The production of cellulose from another resource replaces and reduces the demand from plants, the other resource being cellulose from a bacterial system. Bcaterial cellulose film were produced by fermenting apple waste (apple pomace) from cider production donated by Herrljunga Cider in Herrljunga, Sweden and expired fruit juice, produced by LoveJuice Indonesia, containing a mixture of fruits, mainly apple. As inoculum for the fermentations two different Kombucha cultures were used. To optimize the fermentation conditions, factors such as nitrogen source, sugar content, temperature, pH, surface area, sterilization of the substrate, culture condition and fermentation time was varied to obtain the desired result. The bacterial cellulose films were dried at 50-70 °C in an oven, air-dried or freeze-dried to evaluate the impact of drying technique on the final material. The behavior of the microorganism during fermentation was monitored by sampling and observation. The consumption rate of carbohydrates was analyzed using high performance liquid chromatography (HPLC). The properties of the obtained biofilms were analyzed using thermogravimetric analysis (TGA), tensile testing and determination of cellulose content in the obtained biofilms. Two different sugar concentrations (35 g/l and 70 g/l) and three different caffeine concentrations (0 g/l, 150 g/l and 225 g/l) as nitrogen source were investigated to determine the best condition. A control batch of conventional (black tea and 70 g/l table sugar) Kombucha was used as reference. The highest tensile strength (50 MPa) and thermal stability was observed in the biofilms with the highest yield that had been dried in oven. The biofilms obtained by fermenting apple pomace from the cider industry showed the highest tensile strength and highest thermal stability in comparison to fermenting expired fruit juice. The biofilm obtained by fermenting apple waste(sugar concentration 70 g/l) in combination with sterilizing the substrate without adding any nitrogen source, dried in an oven and purified using 0,1 M NaOH resulted in the highest tensile strength, highest thermal stability and the purest biofilm from a visual aspect. The highest yield was observed in the fermentation of apple pomace (sugar concentration 70 g/l) from the cider industry without sterilization of the initial media with an addition of nitrogen of approximately 450 mg/l). The optimal fermentation period was observed to be 14-15 days, at 25-28 °C under static conditions using a glass vessel with a diameter of 20 cm and an initial pH of 5,5.

Made available in DSpace on 2015-04-17T14:49:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2358592 bytes, checksum: 583e833bcc50f8a34b24568a069f103d (MD5) Previous issue date: 2009-09-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study aimed to study and to model the drying process fresh and osmotically pretreated in sucrose solution watermelon (Citrullus lanatus S.). The osmotic dehydration process was studied through an experimental design, with independent variables as osmotic solution temperature (30 - 50oC) and concentration (40 - 60% w / w) and immersion time (90 - 240min), where the objective was to obtain a maximum water loss with a minimum solid gain. The convective drying was performed at various air drying temperatures (40 - 60oC). The best combination of variables obtained for the osmotic dehydration of watermelon pulp was: 300C, 60% w/w and 90 minutes. The highest drying rates were obtained for the pulp pre-treated osmotically when compared with the fresh one. The water effective diffusivities were in the order of 10-10m2/s, agreeing with the diffusivity of liquids. The empirical exponential model of two parameters fitted very well to the experimental data of both process. The Diffusional model fitted satisfactorily to the experimental data watermelon peels drying. The best drying conditions for the final products were 500C for the pulp pretreated osmotically and 600C for the fresh pulp and peels. Such products are considered source of protein and low lipid content foods, highlighting a significant amount of carotenoid (lycopene) to watermelon fresh pulp. / O presente trabalho teve a finalidade de estudar o processo de secagem da polpa de melancia (Citrullus lanatus S.) fresca e pré-tratada osmoticamente em solução de sacarose, bem como da casca in natura. O processo de desidratação osmótica foi estudado através de um delineamento experimental, tendo como variáveis independentes a temperatura (30 - 50oC) e concentração (40 - 60% p/p) da solução osmótica e o tempo de imersão (90 - 240min), onde o objetivo foi obter uma máxima perda de água com uma mínima incorporação de sólidos. A secagem convectiva foi realizada a várias temperaturas (40 - 60oC) do ar de secagem. A melhor combinação de variáveis obtida para a desidratação osmótica da polpa de melancia foi: 300C, 60% p/p e 90 minutos. As maiores taxas de secagem foram obtidas para a polpa pré-tratada osmoticamente quando comparada com a fresca, na maior temperatura de processo. As difusividades efetivas das amostras foram da ordem de 10-10m2/s, concordando com a difusividade de líquidos. O modelo empírico exponencial de dois parâmetros foi o que melhor predisse os dados obtidos a partir das secagens realizadas para a polpa de melancia fresca e pré-tratada osmoticamente, ao serem considerados os valores de difusividade efetiva, coeficiente de determinação e o desvio relativo médio. Enquanto que o modelo fundamental de Fick se ajustou melhor às cinéticas de secagem da casca de melancia. As melhores condições de secagem para os produtos finais foram de 500C para a polpa pré-tratada osmoticamente e 600C para a polpa e casca frescas. Tais produtos são considerados alimentos fonte de proteínas e de baixo teor de lipídeos, destacando um valor expressivo de carotenóides em licopeno para os produtos oriundos da polpa de melancia.