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Utilização da celulose de resíduos lignocelulósicos para obtenção de produtos de alto valor agregado / Utilization of cellulose from lignocellulosic residues for obtaining of products with high added value

Rafael Garcia Candido 13 April 2011 (has links)
Como conseqüência do aumento da produção de cana nos últimos anos, ocorreu o aumento da quantidade de resíduos agroindustriais gerados a partir deste processo, sendo os principais a palha e o bagaço da cana-de-açúcar. O potencial de produção desses resíduos representa em média 14% da massa da cana processada. A celulose é o principal constituinte desses materiais e pode dar origem a outros materiais por meio de reações de derivatização. Entre os derivados de celulose mais importantes, estão os éteres e os ésteres de celulose. A celulose também pode ser fragmentada, a fim de se utilizar seu monômero formador, a glicose. O presente trabalho teve como objetivo extrair a celulose da palha e do bagaço de cana para utilizá-la na produção de dois derivados, o acetato de celulose e a carboximetilcelulose, além de fragmentá-la a glicose, visando a estudar a hidrólise enzimática necessária para produção de etanol celulósico. Para isso, foram testadas duas vias de obtenção da celulose, uma via denominada ácida e outra, denominada alcalina. Ao término de cada etapa das vias, os materiais produzidos foram caracterizados quimicamente com a finalidade de se elucidar o que acontecia em cada etapa. Ao final dos dois processos, o material obtido foi submetido às reações de acetilação e de carboximetilação. Os derivados de celulose foram caracterizados quanto aos seus graus de substituição e por FTIR. Com o acetato de celulose, foram produzidas membranas através de dois métodos distintos, a evaporação de solvente e a inversão de fases. Essas membranas foram caracterizadas fisicamente por MEV, DMA e teste de permeabilidade. Elas também foram testadas quanto à remoção de íons cobre em solução em estado estacionário. Todos os materiais obtidos nas duas vias testadas foram hidrolisados enzimaticamente utilizando-se as enzimas Celluclast 1.5L e ?-glicosidase. Em todas as vias estudadas e para os dois materiais analisados, foram obtidos como produtos finais, materiais com alto teor de celulose (em torno de 90%) e baixo de teor de lignina (menor que 4%), sendo a via alcalina considerada a de melhor desempenho, pois ocorreu menor perda de celulose nessa via do que na via ácida. Foram produzidos acetatos de celulose com grau de substituição 3, ou seja, triacetatos, ideais para a produção de membranas. Contudo, a presença da lignina, mesmo em pequena quantidade, não permitiu que fossem produzidas membranas com alta resistência mecânica. Em geral as membranas foram capazes de remover cerca de 15,0% dos íons cobres em uma solução aquosa. Dos dois métodos estudados, o de inversão de fases foi o que produziu as melhores membranas. Quanto à carboximetilcelulose, foram produzidas CMCs de diferentes características e mais uma vez a lignina interferiu no processo, quanto mais lignina possuía o material antes da produção de CMC, menor foi o grau de substituição obtido. Nas reações de hidrólise enzimática, quanto mais puro era o material em relação ao teor de celulose, maior foi a concentração de glicose no hidrolisado, sendo alcançadas concentrações em torno de 85,00%. / As a consequence of sugarcane increased production in recent years, there was an increased of residues generation from this process, being the straw and bagasse the main ones. The production potential of these wastes represents around 14% of the processed sugarcane mass. Cellulose is the main constituent of these materials and may give rise to other materials by derivatization reactions. Among the most important derivatives of cellulose, are ethers and esters of cellulose. Cellulose can also be fragmented in order to use its monomer, the glucose. The present work aims at extracting the cellulose from sugarcane straw and bagasse to use it in the production of two derivatives, cellulose acetate and carboxymethylcellulose and to fragment it into glucose for studying the enzymatic hydrolysis, which is a required step for ethanol cellulosic production. For this, it was tested two pathways of cellulose obtaining, the acid route and the alkaline route. At the end of each stage of the process, the materials were characterized chemically in order to elucidate what occurred in each step. After finishing both processes, the material was subjected to reactions of acetylation and carboxymethylation. The cellulose derivates were characterized physically for its degree of substitution and for FTIR. The cellulose acetate was utilized to produce membranes through two different methods, the solvent evaporation and the phase inversion. The membranes were characterized for MEV, DMA and permeability test. They were also tested for cooper ions removal. All materials produced at both pathways were hydrolyzed enzymatically for the enzymes Celluclast 1.5L and ?-glucosidase. In all cases, the final material presented high level of cellulose (about 90,0%) and low level of lignin (low than 4,0%). The alkaline route can be considered the one which achieved the best results, since it was in this pathway that the lowest cellulose lost occurred. The cellulose acetates presented a degree of substitution 3, in other words, they are triacetates, ideal for membrane production. Nevertheless, the presence of lignin, even in low amount, did not allow producing membranes with high mechanic resistance. In general, the membranes were able to remove about 15,0% of cooper ions in a aqueous solution. Between the methods carried out, the phase inversion was the one which produced membranes with the best properties. In relation to carboxymethylcellulose, it was obtained CMCs with different characteristics and, once more, the lignin interfered in the process. The more lignin content before CMC production, the less degree of substitution obtained. In the reactions of enzymatic hydrolysis, the highest cellulose purity proportioned the highest glucose concentrations in the hidrolysates, and it was reached conversion values around 85,00%.
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Hidrólise enzimática da polpa celulósica de sisal / Enzymatic hidrollys of pulp sisal

Joice Jaqueline Kaschuk 09 October 2014 (has links)
O foco deste estudo correspondeu a hidrólise enzimática da polpa celulósica de sisal previamente mercerizada (20g de polpa.L-1, solução aquosa de NaOH 20%) via agitação mecânica (50°C,3h, M-AgMec-50°) e ultrassom (25°C,1h) a 20% (M-US-20%) e 40% (M-US-40%) de amplitude. As polpas mercerizadas apresentaram as seguinte propriedades: M-AgMec-50° 97,4% de α-celulose, cristalinidade (Ic) de 68% e massa molar média viscosimétrica (MMvis) de 94618,0g.mol-1, M-US-20% 95% de α-celulose, Ic de 68% e MMvis de 87581,6g.mol-1, M-US-40% 91,2% de α-celulose, Ic de 66% e MMvis de 81786,9g.mol-1. As reações de hidrólise (48h) foram realizadas utilizando enzimas celulase comercial (Accellerase 1500) e enzimas obtidas a partir do crescimento do fungo Aspergillus sp. Alíquotas constituídas por polpas não reagidas e licor foram retiradas do meio durante a reação. As polpas não reagidas foram caracterizadas em relação a Ic, MMvis, comprimento e espessura e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os licores foram avaliados pelo método Miller (DNS) e cromatografia líquida de alta eficiência(CLAE). Na hidrólise da polpa celulósica de sisal M-AgMec-50°, variou-se a quantidade de enzimas utilizadas (0,5 (HE-SAG-0,5); 0,7 (HE-SAG-0,7) e 0,9 (HE-SAG-0,9) mL de complexo enzimático. g-1 polpa celulósica). O maior rendimento de glicose (98%), obtido via CLAE, correspondeu a HE-SAG-0,9, sendo esta proporção de enzimas utilizada para as reações usando as polpas M-US-20% (HE-SU20-0,9), M-US-40%(HE-SU40-0,9). Dentre todas as polpas consideradas, o melhor rendimento de glicose foi para HE-SAG-0,9 pois, a presença de maior quantidade de hemiceluloses nas polpas celulósicas tratadas via ultrassom (HE-SU20-0,9 HE-SU40-0,9) prejudicou o acesso das enzimas às cadeias de celulose. As análises das polpas não reagidas mostraram que as enzimas celulases no geral agiram primeiramente na região não cristalina. Comportamentos variados foram observados com relação a Ic e MMvis, dependendo do intervalo de tempo transcorrido durante a reação. Considerando o pico de maior densidade de comprimento para as fibras de HE-SAG-0,5; HE-SAG-0,7 e HE-SAG-0,9, a variação durante a reação foi de [129-215] μm para [77-129] μm. As fibras de comprimentos superiores a [359-599] μm passaram a ser menores, aumentando a concentração de fibras com comprimentos menor que 359μm no meio. Para HE-SAG-0,5; HE-SAG-0,7; HE-SAG-0,9 o pico de maior densidade para a espessura variou de [28-39] para [11-23] μm, e para HE-SU20-0,9 e HE-SU40-0,9 este variou de [18-30] μm para [14-18] μm. O conjunto de resultados indicou que as enzimas agiram principalmente a partir das superfícies das fibras. As reações utilizando as enzimas celulases comercial e obtidas a partir do fungo Aspergillus foram realizadas utilizando outros substratos, além de M-AgMec-50° (HE-SAG-0,5; H-Aspergillus-SAG-1,5), ou seja, celulose microcristalina (HE-MICRO-0,5; H-Aspergillus-MICRO-1,5) e papel filtro (HE-PFT-0,5; H-Aspergillus-PFT-1,5). Dos três substratos utilizados, o papel filtro apresentou maior quantidade de hemiceluloses, e por isto, para as duas enzimas, observou-se para esta amostra o maior teor de açúcar redutor (DNS). A enzima fúngica, para todos os substratos, produziu um teor de açúcar muito menor que o obtido usando enzima comercial. As enzimas foram avaliadas via eletroforese de proteínas, sendo que para as enzimas fúngicas, foram observadas bandas de endoglucanases e exoglucanases, confirmando que durante o crescimento do fungo houve a formação das enzimas celulases. No entanto, as respectivas bandas das celulases comerciais mostraram que estas enzimas estão presentes em concentração consideravelmente maior, comparativamente as obtidas a partir do fungo Aspergillus sp. Ao comparar os resultados de Ic, MMvis, comprimento e espessura para todas as polpas não reagidas, usando as enzimas comercial e fúngica, observou-se que as enzimas fúngicas, nas condições consideradas no presente estudo atuaram de forma significativamente menos intensa que a comercial. Os estudos envolvendo as enzimas fúngicas requisitam aprofundamento. Dentre os resultados obtidos, destaca-se a alta conversão a glicose da polpa celulósica M-AgMec-50°, o que indicou que a hidrólise enzimática de polpa celulósica de sisal, com características similares à esta, apresenta grande potencial para produção de açúcares via catálise enzimática, visando obtenção de etanol. / This study corresponds to the enzymatic hydrolysis of previously mercerized pulp sisal (20g polpa.L-1 aqueous 20% NaOH) via mechanical agitation (50° C, 3h, M-AgMec-50°) and ultrasound (25° C, 1h) at 20% (M-US-20%) and 40% (-M-US 40%) of amplitude. The mercerized pulp had the following properties: M-AgMec-50° 97.4% of α-cellulose, 68% of crystallinity (Ic) and average viscometric molecular weight (MMvis) of 94618,0g.mol-1, M-US-20% 95% of α-cellulose, 68% of Ic and MMvis of 87581,6 g.mol-1, M-US-40% 91.2% α-cellulose, 66% of Ic and 81786,9g .mol-1 of MMvis. The hydrolysis reactions (48 h) were performed using commercial enzymes cellulase (Accellerase 1500) and enzymes obtained from the growth of the fungus Aspergillus sp. Aliquots constituted of unreacted pulp and liquor were taken from the medium during the reaction. The unreacted pulps were characterized with respect to Ic, MMvis, length and thickness and scanning electron microscopy (SEM). The liquors were analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) and by the Miller method (DNS). In the hydrolysis of the cellulose pulp sisal M-AgMec -50°, the amount of enzymes used was varied (0.5 (HE- SAG-0.5), 0.7 (HE-SAG-0.7) and 0.9 (HE-SAG-0.9) mL enzyme complex.g-1 pulp). The highest yield of glucose (98%), obtained via HPLC, corresponded to HE-SAG-0.9. This proportion of enzymes was used for the reactions using the pulps M-US-20% (HE-SU20-0,9) and M-US-40% (HE-SU40-0,9). Among all the considered pulps, the best performance for glucose was HE-SAG-0.9 as the presence of greater amounts of hemicellulose in pulps treated via ultrasonic (HE-HE-SU 20-0,9 SU40-0,9 ) made it difficult for the enzymes to access the cellulose chains. The analysis of unreacted pulps showed that, in general, cellulase enzymes act primarily on the non-crystalline region. Different behaviors were observed with respect to Ic and MMvis, depending on the time interval elapsed during the reaction. Considering the peak density of greater length for the fibers HE-SAG-0.5; HE-SAG-0.7 and HE-SAG-0.9, the variation during the reaction was [129-215] μm for [77-129] μm. The fibers of lengths greater than [359-599] μm became smaller, thus increasing the concentration of fibers with lengths smaller than 359μm in the medium. For HE-SAG-0.5; HE-SAG-0.7; HE-SAG-0.9 the peak of greater density of thickness varied from [28-39] to [11-23] μm and, for HE-SU20-0,9 and HE-SU40-0,9 that varied from [18-30] μm to [14-18] μm. The set of results indicated that the enzymes acted primarily from the fiber surfaces. Reactions using commercial cellulases and enzymes obtained from Aspergillus sp fungus were performed using other substrates in addition to M-AgMec-50°(HE-SAG-0,5; H-Aspergillus-SAG-1,5), which were microcrystalline cellulose (HE-MICRO-0,5; H-Aspergillus-MICRO-1,5) and filter paper (HE-PFT-0.5, H-Aspergillus-PFT-1,5). Out of the three substrates used, the filter paper showed a higher amount of hemicellulose, and therefore the highest concentration of reducing sugars (DNS) was observed in this sample for the two enzymes. For all the substrates, the fungal enzyme produced a much lower level of sugar than that obtained by using commercial enzyme. The enzymes were evaluated by electrophoresis of proteins. The bands of endoglucanases and exoglucanases were observed in the fungal enzymes, confirming that during the growth of the fungus there was the formation of cellulase enzymes. However, the respective bands of commercial cellulases showed that these enzymes are present in considerably higher concentration when compared to those obtained from the fungus Aspergillus sp. When comparing the results of Ic, MMvis, length and thickness for all the unreacted pulps using commercial and fungal enzymes under the conditions considered in this study, it was observed that fungal enzymes acted significantly less intensely than the commercial ones. Studies involving fungal enzymes need deepening. Among the obtained results, there is a high conversion of the glucose pulp AgMec-M50°, which indicated that the enzymatic hydrolysis of cellulosic pulps with features similar to the pulp used in the present study, has great potential for the production of sugars via enzymatic catalysis aiming at the production of ethanol.
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Utilização da celulose de resíduos lignocelulósicos para obtenção de produtos de alto valor agregado / Utilization of cellulose from lignocellulosic residues for obtaining of products with high added value

Candido, Rafael Garcia 13 April 2011 (has links)
Como conseqüência do aumento da produção de cana nos últimos anos, ocorreu o aumento da quantidade de resíduos agroindustriais gerados a partir deste processo, sendo os principais a palha e o bagaço da cana-de-açúcar. O potencial de produção desses resíduos representa em média 14% da massa da cana processada. A celulose é o principal constituinte desses materiais e pode dar origem a outros materiais por meio de reações de derivatização. Entre os derivados de celulose mais importantes, estão os éteres e os ésteres de celulose. A celulose também pode ser fragmentada, a fim de se utilizar seu monômero formador, a glicose. O presente trabalho teve como objetivo extrair a celulose da palha e do bagaço de cana para utilizá-la na produção de dois derivados, o acetato de celulose e a carboximetilcelulose, além de fragmentá-la a glicose, visando a estudar a hidrólise enzimática necessária para produção de etanol celulósico. Para isso, foram testadas duas vias de obtenção da celulose, uma via denominada ácida e outra, denominada alcalina. Ao término de cada etapa das vias, os materiais produzidos foram caracterizados quimicamente com a finalidade de se elucidar o que acontecia em cada etapa. Ao final dos dois processos, o material obtido foi submetido às reações de acetilação e de carboximetilação. Os derivados de celulose foram caracterizados quanto aos seus graus de substituição e por FTIR. Com o acetato de celulose, foram produzidas membranas através de dois métodos distintos, a evaporação de solvente e a inversão de fases. Essas membranas foram caracterizadas fisicamente por MEV, DMA e teste de permeabilidade. Elas também foram testadas quanto à remoção de íons cobre em solução em estado estacionário. Todos os materiais obtidos nas duas vias testadas foram hidrolisados enzimaticamente utilizando-se as enzimas Celluclast 1.5L e ?-glicosidase. Em todas as vias estudadas e para os dois materiais analisados, foram obtidos como produtos finais, materiais com alto teor de celulose (em torno de 90%) e baixo de teor de lignina (menor que 4%), sendo a via alcalina considerada a de melhor desempenho, pois ocorreu menor perda de celulose nessa via do que na via ácida. Foram produzidos acetatos de celulose com grau de substituição 3, ou seja, triacetatos, ideais para a produção de membranas. Contudo, a presença da lignina, mesmo em pequena quantidade, não permitiu que fossem produzidas membranas com alta resistência mecânica. Em geral as membranas foram capazes de remover cerca de 15,0% dos íons cobres em uma solução aquosa. Dos dois métodos estudados, o de inversão de fases foi o que produziu as melhores membranas. Quanto à carboximetilcelulose, foram produzidas CMCs de diferentes características e mais uma vez a lignina interferiu no processo, quanto mais lignina possuía o material antes da produção de CMC, menor foi o grau de substituição obtido. Nas reações de hidrólise enzimática, quanto mais puro era o material em relação ao teor de celulose, maior foi a concentração de glicose no hidrolisado, sendo alcançadas concentrações em torno de 85,00%. / As a consequence of sugarcane increased production in recent years, there was an increased of residues generation from this process, being the straw and bagasse the main ones. The production potential of these wastes represents around 14% of the processed sugarcane mass. Cellulose is the main constituent of these materials and may give rise to other materials by derivatization reactions. Among the most important derivatives of cellulose, are ethers and esters of cellulose. Cellulose can also be fragmented in order to use its monomer, the glucose. The present work aims at extracting the cellulose from sugarcane straw and bagasse to use it in the production of two derivatives, cellulose acetate and carboxymethylcellulose and to fragment it into glucose for studying the enzymatic hydrolysis, which is a required step for ethanol cellulosic production. For this, it was tested two pathways of cellulose obtaining, the acid route and the alkaline route. At the end of each stage of the process, the materials were characterized chemically in order to elucidate what occurred in each step. After finishing both processes, the material was subjected to reactions of acetylation and carboxymethylation. The cellulose derivates were characterized physically for its degree of substitution and for FTIR. The cellulose acetate was utilized to produce membranes through two different methods, the solvent evaporation and the phase inversion. The membranes were characterized for MEV, DMA and permeability test. They were also tested for cooper ions removal. All materials produced at both pathways were hydrolyzed enzymatically for the enzymes Celluclast 1.5L and ?-glucosidase. In all cases, the final material presented high level of cellulose (about 90,0%) and low level of lignin (low than 4,0%). The alkaline route can be considered the one which achieved the best results, since it was in this pathway that the lowest cellulose lost occurred. The cellulose acetates presented a degree of substitution 3, in other words, they are triacetates, ideal for membrane production. Nevertheless, the presence of lignin, even in low amount, did not allow producing membranes with high mechanic resistance. In general, the membranes were able to remove about 15,0% of cooper ions in a aqueous solution. Between the methods carried out, the phase inversion was the one which produced membranes with the best properties. In relation to carboxymethylcellulose, it was obtained CMCs with different characteristics and, once more, the lignin interfered in the process. The more lignin content before CMC production, the less degree of substitution obtained. In the reactions of enzymatic hydrolysis, the highest cellulose purity proportioned the highest glucose concentrations in the hidrolysates, and it was reached conversion values around 85,00%.
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Avaliação do potencial de diferentes cultivares de sorgo sacarino (Sorghum bicolor (L.) Moench) para produção de etanol de 1ª e 2ª geração

SILVA, Marcio José Vasconcelos da. 23 March 2018 (has links)
Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T20:07:03Z No. of bitstreams: 1 MARCIO JOSÉ VASCONCELOS DA SILVA – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2886790 bytes, checksum: 4e2912ac8b6df6d1df2aeb12d63b2646 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T20:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCIO JOSÉ VASCONCELOS DA SILVA – TESE (PPGEP) 2017.pdf: 2886790 bytes, checksum: 4e2912ac8b6df6d1df2aeb12d63b2646 (MD5) Previous issue date: 2017-12-05 / Na busca por fontes de energia renováveis e alternativas que reduzam a emissão de gases nocivos ao meio ambiente, diminuindo assim o uso de combustíveis fósseis em face da conscientização global, os biocombustíveis são uma fonte alternativa de energia, sendo principal destaque o etanol de 1ª e 2ª geração. Objetivou-se neste trabalho avaliar o potencial de diferentes cultivares de sorgo doce (Sorghum bicolor (L.) Moench.) para produção de etanol de 1ª geração a partir da fermentação do caldo dos colmos e etanol de 2ª geração a partir do substrato (bagaço). Para obtenção dos açúcares fermentescíveis a partir do bagaço, utilizou-se pré-tratamento ácido seguido de básico com auxílio de uma matriz de planejamento experimental 2³+3 pontos centrais para avaliar os efeitos das variáveis de entrada, tempo, temperatura e concentrações de ácido e base, verificando a solubilização da hemicelulose e lignina. Para avaliar a hidrólise enzimática verificou-se, por meio da aplicação de uma matriz de planejamento experimental 2²+3 pontos centrais, o efeito da carga enzimática e a razão massa seca de bagaço de sorgo e extrato enzimático. Foram usadas as enzimas comerciais Celluclast 1.5L da Novozyme e betaglicosidase da Prozyn na hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. A pesquisa foi desenvolvida no laboratório de engenharia bioquímica – LEB, na Universidade Federal de Campina Grande – UFCG, no estado da Paráiba e no Instituto Agronômico de Pernambuco – IPA, ambas localizadas na região do nordeste Brasileiro, a colheita das progens foi realizada na Estação Experimental do IPA no município de Vitória de Santo Antão, localizado na Zona da Mata de Pernambuco (lat: 35° 22' W, long: 08° 08' S, altitude: 146 m) no período de março/2013 a setembro/2017. Os resultados referentes aos dados agronômicos apresentaram diferenças significativas para um intervalo de confiança de 95% pelo teste Tukey. Dentre as sete cultivares pesquisadas as que obtiveram maiores teores de sólidos solúveis totais em campo foram entre BRS506, IPA2502, IPA EP17, IPA P222, IPA P134, IPA P228 e IPA SF15 com valores entre 12,3±0,08; 5,1±0,10; 16,8±0,40; 14,8±0,11; 7,1±0,10; 9,2±0,10 e 13,6±0,27 ºBrix, respectivamente. Os resultados referentes a fração sacarina (caldo do sorgo sacarino) foram analisados usando o teste de Tukey para um intervalo de confiança de 95%. Nos dados encontrados para concentração de etanol de 1ª geração, obtidos na fermentação dos caldos das cultivares que se destacaram foram IPA SF15, BRS506, IPA EP17, IPA P222 e IPA P134 com valores entre 55,72 ± 0,24; 45,46 ± 1,5; 44,6 ± 0,18; 33,78 ± 0,57 e 31,78 ± 0,28 g.L-1 respectivamente. As frações (bagaço) para avaliação na produção de etanol de 2ª geração, as cultivares IPA EP17 e BRS506, após pré-tratamento ácido seguido de básico, mostraram-se eficientes em concentrar a celulose, pela solubilização da hemicelulose e lignina, acarretando um aumento da celulose de 31,70 ± 0,49 para 60,42 ± 0,91% na variedade IPA-EP17 e para variedade BRS506 de 40,6 ± 1,1 para 64,52 ± 0,82% respectivamente. Os resultados encontrados no processo de hidrólise enzimática dos bagaços das variedades IPA EP17 para produção de glicose foi de 26,23 g L-1, nas condições de carga enzimática e razão (relação massa seca de bagaço) por volume de meio reacional (25 FPU/g e 2%) no tempo de 36 h de hidrólise e rotação constante de 150 RPM, e para BRS506 a produção de glicose foi de 25,17 g L-1, nas condições de carga enzimática e razão (relação massa seca de bagaço) por volume de meio reacional (25 FPU/g e 2%) no tempo de 36 h de hidrólise. / In the search for renewable energy sources and alternatives that reduce the emission of harmful gases to the environment, thus reducing the use of fossil fuels in the face of global awareness, biofuels present as an alternative, the main highlight being ethanol. The objective of this work was to evaluate the potential of different cultivars of sweet sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench.) For the production of ethanol of 1st generation from the fermentation of the broth the 2st generation ethanol from the substrate (bagasse). To obtain the fermentable sugars from the bagasse, acid pretreatment followed by base with the aid of experimental planning 2³ + 3 central points was applied to evaluate the effects of the variables of entry, time, temperature and acid and base concentrations, verifying the solubilization of hemicellulose and lignin. In order to evaluate the enzymatic hydrolysis, the effect of the enzymatic loading and the dry mass ratio of sorghum bagasse and enzyme extract wereverified using experimental planning design 2² + 3 central points. The commercial enzymes Celluclast 1.5L from Novozyme and beta-glucosidase from Prozyn wereused in the enzymatic hydrolysis to obtain fermentable sugars. The research was carried out at the biochemical-engineering laboratory - LEB, at the Federal University of Campina Grande - UFCG, in the state of Paráiba and at the Agronomic Institute of Pernambuco - IPA, both located in the northeast region of Brazil. The progenies were collected at the IPA Experimental Station in the city of Vitória de Santo Antão, located in the Zona da Mata of Pernambuco (lat: 35 ° 22 'W, long: 08 ° 08' S, altitude: 146 m) from March / 2013 to September / 2017. The results concerning agronomic data presented significant differences for a 95% confidence interval by the Tukey test. Among the seven cultivars studied, the highest soluble solids in the field were BRS506, IPA2502, IPA EP17, IPA P222, IPA P134, IPA P228 and IPA SF15 with values between 12,3 ± 0,08; 5,1 ± 0,10; 16,8 ± 0,40; 14,8 ± 0,11; 7,1 ± 0,10; 9,2 ± 0,10 and 13,6 ± 0,27 °Brix, respectively. Results for saccharin fraction (sorghum broth) were analyzed using the Tukey's test for a 95% confidence interval. In the data obtained for the concentration of ethanol of 1st generation, obtained in the fermentation of the broths of the cultivars that stood out were IPA SF15, BRS506, IPA EP17, IPA P222 and IPA P134 with values between 55,72 ± 0,24; 45,46 ± 1,5; 44,6 ± 0,18; 33,78 ± 0,57 and 31,78 ± 0,28 g.L-1 respectively. The fractions (bagasse) for evaluation in the production of second generation ethanol, IPA EP17 and BRS506, after acid pretreatment followed by basic, were efficient in concentrating the cellulose by the solubilization of hemicellulose and lignin, resulting in an increase of cellulose from 31,70 ± 0,49 to 60,42 ± 0,91% in the variety IPA-EP17 and for the BRS506 variety from 40,6 ± 1,1 to 64,52 ± 0,82% respectively. The results obtained in the enzymatic hydrolysis process for the IPA EP17 variety in the glucose production were 26,23 g L-1, for enzyme loading conditions and ratio (bagasse dry mass ratio) per reaction medium volume (25 FPU / and 2%) in the time of 36 hours of hydrolysis and constant rotation of 150 RPM, for BRS506 variety the glucose production was 25,17 g.L-1, for the conditions of enzymatic loading and ratio (bagasse dry mass ratio) by volume of reaction medium (25 FPU / g and 2%) in the time of 36 hours of hydrolysis.
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Hidrólise enzimática da fração polissacarídica do resíduo oriundo do processamento de carragena de Kappaphycus alvarezii / Enzymatic hydrolysis of the polysaccharide fraction of the residue from the carrageenan processing of Kappaphycus alvarezii / Hidrolisis enzimática de la fracción polisacárida del residuo derivado del procesamiento de carragena de Kappaphycus alvarezii

Paz-Cedeño, Fernando Roberto [UNESP] 08 February 2017 (has links)
Submitted by Fernando Roberto Paz Cedeno null (fernandopazc@yahoo.com) on 2017-04-07T11:26:54Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de mestrado - Fernando Roberto Paz Cedeno.pdf: 2921183 bytes, checksum: f2905dbe63bb30ddbf52d231bf5e9f5d (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-17T13:51:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pazcedeno_fr_me_arafcf.pdf: 2921183 bytes, checksum: f2905dbe63bb30ddbf52d231bf5e9f5d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T13:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pazcedeno_fr_me_arafcf.pdf: 2921183 bytes, checksum: f2905dbe63bb30ddbf52d231bf5e9f5d (MD5) Previous issue date: 2017-02-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A macroalga vermelha Kappaphycus alvarezii é rica em carboidratos, porém contém outras frações constituídas de proteínas, inorgânicos e aromáticos. O presente trabalho foi justificado devido ao fato de que o resíduo gerado no processamento de carragena semi-refinada ser menos recalcitrante comparado a resíduos lignocelulósicos. Objetivo: Avaliar o potencial da conversão enzimática das frações geradas no processamento de carragena oriundo da macroalga Kappaphycus alvarezii em açúcares monoméricos fermentescíveis. Métodos: A parte experimental envolveu a obtenção de um resíduo a partir do processamento de carragena semi-refinada de K. alvarezii. A fração não tratada e as frações obtidas no processamento foram caracterizadas quimicamente e hidrolisadas enzimaticamente. Na hidrólise enzimática foram utilizados extratos enzimáticos comerciais e um extrato enzimático obtido a partir de Aspergillus sp. Resultados: O processamento de carragena semi-refinada e a obtenção do resíduo foram realizadas com sucesso. Os rendimentos globais de obtenção de carragena semi-refinada e do resíduo foram de 46,8% e 19,2%, respectivamente. As frações, não tratada, tratada com KOH, o resíduo e a carragena semi-refinada mostraram teores brutos de 44,8%, 41,5%, 32,7% e 53,6% (galactana), 12,4%, 13,4%, 38,4% e 8,3% (glucana), 15,8%, 14,9%, 8,6% e 18,2% (cinzas) e 12,6%, 13,8%, 8,1% e 13,3% (grupos sulfato), respectivamente. A fração do resíduo mostrou ser rica em glucana enquanto a fração de carragena semi-refinada rica em galactanas e cinzas. Os extratos enzimáticos comerciais utilizados foram caracterizados e mostraram níveis máximos de atividade específica de celulases e galactanases de 1,3 FPU.mg-1 e 0,3 UI.mg-1, respectivamente. O extrato obtido a partir de Aspergillus sp. mostrou níveis máximos de atividade de β-galactosidases e galactanases de 0,3 UI.mL-1 e 0,2 UI.mL-1, respectivamente. A hidrólise enzimática da fração de glucana foi eficiente atingindo 100% de conversão. Entretanto, a fração de galactana mostrou uma conversão máxima de aproximadamente 35%. Após 72 horas de hidrólise enzimática, as concentrações máximas de glicose e galactose na fração do resíduo foram de 10 g.L-1 e 1,2 g.L-1, respectivamente. Um tratamento com ácido sulfúrico em condições brandas, após a etapa de hidrólise enzimática, culminou em uma conversão máxima da fração de galactana de 47%. Nesta condição a concentração de galactose no hidrolisado atingiu 1,6 g.L-1. Conclusão: Em resumo, temos demonstrado um novo aspecto dentro do conceito de biorrefinarias de K. alvarezii para produzir não somente carragena, mas também bioprodutos a partir do hidrolisado oriundo da fração do resíduo. Esses avanços podem contribuir para uma melhor concepção de estratégias de produção de biocombustíveis no setor de produção de hidrocoloides. Desta forma, esse método poderia ser considerado como um modelo de produção de biocombustíveis de quarta geração. / The red macroalgae Kappaphycus alvarezii is rich in carbohydrates, but contains other fractions constituted of proteins, inorganic and aromatics. The present study was justified due to the fact that the residue generated in the processing of semirefined carrageenan is less recalcitrant compared to lignocellulosic residues. Objective: Evaluate the potencial of the enzymatic conversion of the fractions generated in the carrageenan processing from macroalgae Kappaphycus alvarezii in fermentable monomeric sugars. Methods: The experimental part involved the obtaining of a residue from the processing of semirefined carrageenan of K. alvarezii. The untreated fraction and fractions obtained in the processing were chemically characterized and enzymatically hydrolyzed. In the enzymatic hydrolysis were used commercial enzymatic extracts and an enzymatic extract obtained from Aspergillus sp. Results: Processing of semirefined carrageenan and the recovery of the residue were carried out successfully. Overall yields of semirefined carrageenan and residue were 46.8% and 19.2%, respectively. The content of untreated fraction, treated with KOH, residue and semirefined carrageenan were 44.8%, 41.5%, 32.7% and 53.6% (galactan), 12.4%, 13.4%, 38.4% e 8.3% (glucan), 15.8%, 14.9%, 8.6% and 18.2% (ash) and 12.6%, 13.8% , 8.1% and 13.3% (sulfate groups), respectively. The fraction of the residue showed to be rich in glucan while the fraction of semirefined carrageenan rich in galactan and ashes. Commercial enzymatic extracts used were characterized and maximum values of specific activity of cellulases and galactanases were 1.3 FPU.mg-1 and 0.3 IU.mg-1 , respectively. Extract obtained from Aspergillus sp. used characterized and maximum values of specific activity of β-galactosidase and galactanases were 0.3 IU.mL-1 and 0.2 IU.mL-1 , respectively. The enzymatic hydrolysis of the glucan fraction was efficient reaching 100% conversion. However, the enzymatic hydrolysis of the galactan fraction showed a maximum conversion of approximately 35%. After 72 hours of enzymatic hydrolysis, the maximum concentration of glucose and galactose in the residue fraction were 10 g.L-1 and 1.2 g.L-1 , respectively. A treatment with sulfuric acid under mild conditions, after the enzymatic hydrolysis step, reaching in a maximum conversion of the galactan fraction of 47%. In this condition, the concentration of galactose in the hydrolyzate reached 1.6 g.L-1 . Conclusion: In summary, we have demonstrated a new aspect of the biorefinery of K. alvarezii for developing not only carrageenan, but also bioproducts starting of the hydrolyzate from residue. Such insights can further advances this hydrocolloid sector towards better design of biofuel production strategies. Therefore, this method would be a fourth generation model for the production of biofuels.
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Hidrólise enzimática de bagaço de cana de açúcar em batelada alimentada para produção de etanol por Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238 em processoS SHF

Wanderley, Maria Carolina de Albuquerque 27 February 2012 (has links)
Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-12T18:38:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Maria_Carolina_Wanderley_2012.pdf: 3845036 bytes, checksum: e85ad41cc80ec46d80caa5de8491be19 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T18:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Maria_Carolina_Wanderley_2012.pdf: 3845036 bytes, checksum: e85ad41cc80ec46d80caa5de8491be19 (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / FACEPE / A hidrólise enzimática de bagaço de cana-de-açúcar foi realizada com bagaço prétratado por explosão a vapor, com e sem deslignificação com hidróxido de sódio. Após a deslignificação, o teor de celulose na fração sólida aumentou (74,98 %) e o de lignina diminuiu (83,35 %). A hidrólise do bagaço utilizando celulases (10 FPU/g de celulose) e b-glucosidase (5 % ou 10 % v/v do volume adicionado de Celluclast 1.5L), resultou na formação de 16,79 g/L e 40,58 g/L de glicose para o bagaço nãodeslignificado (ND) e deslignificado (D), respectivamente. Na hidrólise enzimática em batelada alimentada, foram iniciados experimentos com 8 g de bagaço, e 1 g de material foi adicionado periodicamente após 12, 24 ou 48 horas. Maiores concentrações de glicose foram obtidas quando foi utilizado o intervalo de alimentação de 12 horas, apesar da conversão ser a menor dentre os três casos. A concentração de glicose alcançou 59,69 g/L quando foi utilizado material pré-tratado e deslignificado, com 12 horas de intervalo de alimentação. Fermentações dos hidrolisados foram realizadas utilizando um inóculo padronizado contendo 8 g/L de Saccharomyces cerevisiae UFPEDA 1238. As produtividades volumétricas em etanol nas fermentações dos hidrolisados dos materiais ND e D foram: 0,42 g/L.h e 0,97 g/L.h, respectivamente, ambos com intervalo de 12 horas. Apesar da recuperação em massa após a deslignificação ter sido cerca de 50%, a produção de etanol por tonelada de bagaço foi superior na fermentação do material deslignificado para todos os diferentes intervalos de alimentação. A análise de variância mostrou que a utilização do bagaço D, com intervalo de alimentação de 12 horas, foi a que apresentou o melhor resultado na produção de etanol por tonelada de bagaço.
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Avaliação das variáveis que influenciam o grau de hidrólise enzimática da caseína do leite de cabra (Capra hircus Linnaeus,1758) Moxotó / Evaluation of the variables that influence the enzymatic hydrilusis degree of goat's (Capra hircus Linnaeus, 1758) Moxotó milk casein

LIRA, Tatiana Barros Ferreira 22 February 2010 (has links)
Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-11-07T12:46:03Z No. of bitstreams: 1 Tatiana Barros Ferreira Lira.pdf: 440885 bytes, checksum: cdf11c6935644d329907c03c11cbdce8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-07T12:46:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tatiana Barros Ferreira Lira.pdf: 440885 bytes, checksum: cdf11c6935644d329907c03c11cbdce8 (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 / Goat’s milk is the product derived from the complete milking, uninterrupted, in conditions of hygiene, goat healthy, well fed and rested. Casein is the major protein component of milk, constituting about 80% of the total fraction of milk proteins. The control of hydrolytic parameters of milk casein is an important step for obtaining products with high nutritional quality, desirable functional properties, organoleptic characteristics appropriate to the consumer. Casein is the first choice as a protein source in the preparation of protein hydrolysates, was obtained by isoelectric precipitation and enzymatic hydrolysis was performed using trypsin, pepsin and papain. The effect of pH, temperature, time and enzyme:substrate ratio on the hydrolysis degree was evaluated according to the results obtained in the factorial statistical design (24). Electrophoresis in SDS-PAGE was performed to monitor the hydrolysis products. The best values of degree hydrolysis obtained for the enzymes papain, trypsin and pepsin were 28,17%, 29,55% and 38,27%, respectively . It was possible to establish the conditions for hydrolysis of goat’s milk Moxotó casein using proteolytic enzymes, but the pepsin, showed the best hydrolysis degree and was detected by SDS-PAGE peptides just molecular weight below 14,4kDa. / O leite de cabra é o produto oriundo da ordenha completa, ininterrupta, em condições de higiene, de animais da espécie caprina sadios, bem alimentados e descansados. A caseína é o principal componente protéico do leite, constituindo aproximadamente 80% da fração total de proteínas do leite. O controle dos parâmetros hidrolíticos da caseína do leite é uma etapa importante para se obter produtos com qualidade nutricional elevada, propriedades funcionais desejáveis e características organolépticas agradáveis ao consumidor. A caseína foi escolhida como fonte protéica na preparação de hidrolisados enzimáticos, obtida por precipitação isoelétrica e submetida à hidrólise enzimática usando-se tripsina, pepsina e papaína. O efeito do pH, temperatura, tempo e relação enzima: substrato sobre o grau de hidrólise foi avaliado de acordo com os resultados obtidos no planejamento fatorial completo (24). A eletroforese em SDS-PAGE foi realizada para avaliação dos produtos de hidrólise. Os melhores valores de grau de hidrólise obtidos para as enzimas papaína, tripsina e pepsina foram 28,17%, 29,55% e 38,27%, respectivamente. Os resultados possibilitaram estabelecer as melhores condições de hidrólise da caseína do leite de cabra Moxotó, com as enzimas proteolíticas utilizadas, porém a pepsina apresentou melhor grau de hidrólise e foi possível detectar pela eletroforese SDSPAGE apenas peptídeos com peso molecular abaixo de 14,4kDa.
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Investigação das etapas para o processo de produção de etanol de segunda geração a partir da biomassa do caroço de açaí (Euterpe oleracea) / Investigation of steps for ethanol production of second generation from açaí seeds biomass (Euterpe oleracea)

Oliveira, Johnatt Allan Rocha de, 1984- 12 September 2014 (has links)
Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_JohnattAllanRochade_D.pdf: 5982686 bytes, checksum: 807df203b0fc6c390cc3dd62aeca05fc (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O aproveitamento de resíduos lignocelulósicos para a produção de etanol combustível tem se tornado um foco de pesquisas em diversas partes do mundo. Cada região do mundo focou em um resíduo de sua indústria local o que é típico da industria de biocombustíveis. Entretanto o Brasil é um país de imensa produção agroindustrial e com diferentes resíduos que podem ser explorados para cada região, como é o caso do caroço de açaí na região norte do Brasil. Dentro deste contexto o objetivo desse trabalho é propor e investigar as etapas de processos para a obtenção de etanol a partir do caroço de açaí (Euterpe oleracea). Para tanto foi realizado um planejamento experimental central composto rotacional 23 para a avaliação do pré-tratamento do caroço de açaí com H2SO4 diluído, e as condições do estudo foram: concentração de H2SO4 (0,5 - 1,5% m/v), carga de sólidos (5-15% m/v) e o tempo (30-90 min). Em seguida a deslignificação do caroço de açaí pré-tratado foi avaliada através de um planejamento experimental do tipo 22 nas seguintes condições: 1% de NaOH (m/v), carga de sólidos (10-40% (m/v), temperatura (50-100 °C) e tempo de 60 minutos. Ambos os materiais foram hidrolisados enzimaticamente (carga enzimática de 15FPU/g de caroço e 25CBU/g de caroço) e caracterizados quimicamente via HPLC (cromatografia líquida de alta eficiência). As melhores condições obtidas para o pré-tratamento e deslignificação foram utilizadas para avaliar o efeito da carga de sólidos (5-15%) e agitação (100-200 rpm) na hidrólise enzimática (em reator) através de um planejamento experimental 32. A fermentação dos hidrolisados obtidos foi realizada e os hidrolisados e fermentados foram caracterizados via HPLC. As condições consideradas ótimas para o pré-tratamento com H2SO4 diluído foi de 1% de ácido, 10% de sólidos durante 60°C, enquanto que a melhor condição para a deslignificação sequencial foi de 25% de sólidos a 75°C. Para a hidrólise enzimática, a carga de sólidos de 3% foi a que permitiu maiores valores de conversão (78,97%). Entretanto, os maiores valores de glicose (g/L) foram obtidos para 10 e 15% de sólidos em reator a 200rpm (melhor condição de agitação). A fermentação do hidrolisado obtido a partir do material pré-tratado com H2SO4 diluído e sequencialmente deslignificado foi aquela que produziu o maior índice de etanol (21,65 g/L). Foi possível concluir que as etapas de pré-tratamento e deslignificação do caroço de açaí permitiram a liberação de índices aceitáveis de açúcares e posterior produção de etanol / Abstract: The use of lignocellulosic wastes to ethanol production has become a focus of research in several parts of the world. Each region of the world focused in a specific waste from your local industry. However the Brazil is a country of immense agro-industrial production and with different residues that can be explored within each region one of its regions. Such as açaí seeds in northern of Brazil. A central composite experimental design rotational 23 for evaluation of pretreatment with H2SO4 diluted of açaí seeds was carried outj and study conditions were : concentration of H2SO4 (0.5 - 1.5% w/v), solids loading (5-15% w/v) and time (30-90 min). Then delignification of pretreated seeds açaí was evaluated through an experimental design 22 under the following conditions: 1% NaOH (w/v), solids loading (10-40% w/v), temperature (50-100 °C) and time 60 minutes. Both materials were hydrolysed enzymatically (enzyme load of 15FPU / g seed and 25CBU /g of seed) chemically and characterized via HPLC (high performance liquid chromatography). The best conditions achieved for the pretreatment and delignification were used to evaluate the effect of loading solids (5-15% w/v) and agitation (100-200 rpm) on the enzymatic hydrolysis (in reactor) through an experimental design 32. The optimum conditions for pre-treatment dilute sulfuric acid was 1% acid, 10% solids at 60°C. While the optimum conditions for delignification sequential was 25% solids at 75°C. For the enzymatic hydrolysis, the solids loading of 3% allowed for conversion the highest values (78.97%). However the highest values of g glucose (g/L) were obtained for 10 and 15% solids in the reactor 200rpm (best condition of agitation). The fermentation of the hydrolyzate from the material pretreated with dilute sulfuric acid and sequentially deslignificated was one which produced the highest yield of ethanol (21,65g/L). It was concluded that the steps of pretreatment and delignification of seeds of acai allowed the release of good levels of sugars and subsequent ethanol production / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química
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Estudo de pré-tratamentos de bagaço de cana para produção de etanol celulósico por hidrólise enzimática

Magalhães, Ticiane da Silva [UNESP] 21 October 2011 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-10-21Bitstream added on 2014-06-13T20:38:18Z : No. of bitstreams: 1 magalhaes_ts_me_sjrp.pdf: 702611 bytes, checksum: 13fc3a06f187539258af5a2b0088eb89 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Utilizando o bagaço de cana como matéria prima para a produção do etanol brasileiro pode-se aumentar a produção em 50% deste combustível sem o aumento de área cultivada com a cana de açúcar. A hidrólise química deste material demonstrou ser ineficiente à medida que gera um grande número de substâncias inibidoras do processo fermentativo alcoólico, como aldeídos furânicos e fenóis. A hidrólise enzimática vem se destacando como a forma mais viável de sacarificação do bagaço, em função de não gerar tais inibidores, mas a recalcitrância da fibra vegetal impede tal processo. A ação das enzimas hidrolíticas é muito dificultada pela forma como se encontra naturalmente a fibra vegetal: regiões de alta cristalinidade e a presença de lignina revestindo as fibras. O preparo do bagaço para a ação enzimática, normalmente denominado de pré-tratamento, utiliza condições extremas de temperatura e pressão que podem formar produtos tóxicos para a fermentação alcoólica e apresentam sérios riscos operacionais. O objetivo deste trabalho é avaliar o grau de desestruturação do bagaço após pré-tratamentos em soluções ácidas e alcalinas em glicerol e irradiadas com micro-ondas (MO) em dois modos: estático e rotativo. A melhor condição para a ação hidrolítica do complexo enzimático empregado foi obtida em meio não tamponado (água destilada) durante 24 horas. As maiores liberações de açúcares redutores totais (ART) após a hidrólise enzimática foram alcançadas quando o bagaço foi pré-tratado com irradiação de MO por dois minutos em modo rotativo em meio ácido (0,07 mol/L H2SO4) em 100% glicerol (617 ± 24 mg de ART/g de bagaço) e em meio alcalino (0,05 mol/L NaOH) em 100% glicerol... / The production of the Brazilian bioethanol can be increased in 50% without expanding the area cultivated with sugarcane by using sugarcane bagasse as raw material. Its recalcitrance is an obstacle to enzymatic hydrolysis, which can be overcome by physical-chemical treatments. Common pre-treatments using extreme conditions of temperature and pressure are dangerous, promote the generation of toxic compounds (phenols and aldehydes) besides being potentially inhibitory for yeast. The aim of this work is to assess the degree of disruption of the bagasse after pre-treatment in acidic and alkaline glycerol, irradiated with microwaves both in the static and rotational modes. The enzyme complex showed the best results with the reactions promoted in a non-buffered (distilled water) at 24 hours. The best results for the pre-treatment were found after inserting a rotation system in the microwave oven inasmuch as the samples were subjected to irradiation in a more homogeneous way. The best pre-treatment was obtained after enzymatic hydrolysis in sulfuric acid (0.07 mol/L), in pure glycerol, with the rotation of the balloon inside the microwave oven (617 ± 24 mg of ART/g bagasse). In alkaline medium, the best result was found in the absence of water in the reaction medium (0.05 mol/L NaOH) with the rotation of the balloon inside the microwave oven (601 ± 58 mg of ART/g of bagasse). Differential Scanning Calorimetry (DSC) allows to evaluate the degree of disruption of bagasse comparing the enthalpy change, which can be associated with disruption of bounds in pre-treated bagasse. Among the pre-treated bagasse, it is observed that the bagasse treated with NaOH 0.05 mol/L and 5% of water in glycerol had the lowest ΔH, suggesting greater breakdown of carbohydrates after pre-treatment
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Efeito do pré-tratamento ácido seguido de básico na hidrólise enzimática do bagaço de acerola. / Effect of acid pretreatment followed by basic in the enzymatic hydrolysis of acerola waste.

SILVA, Rebeca de Almeida. 15 March 2018 (has links)
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-15T17:17:40Z No. of bitstreams: 1 REBECA DE ALMEIDA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 2095528 bytes, checksum: 2f418390669f1b14f0649337a5231873 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-15T17:17:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 REBECA DE ALMEIDA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 2095528 bytes, checksum: 2f418390669f1b14f0649337a5231873 (MD5) Previous issue date: 2014-09-11 / Com a atual busca mundial por fontes renováveis, o uso de resíduos de biomassa lignocelulósica apresenta uma perspectiva bastante promissora para a produção de etanol. O processo deriva da fermentação de açúcares de origem hemicelulósica e celulósica, frações de materiais lignocelulósicos, através de um pré-tratamento adequado e da hidrólise enzimática da celulose. O resíduo da acerola constitui de 40 % do volume processado, sendo 24,7 % de celulose, 19,27 % de hemicelulose e 28,37 % de lignina. O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética da hidrólise enzimática do bagaço de acerola in natura e do bagaço pré-tratado e avaliar o efeito desse prétratamento sobre a hidrólise. Inicialmente foi feita a caracterização lignocelulósica do bagaço in natura e do bagaço pré-tratado e a caracterização microestrutural por meio das análises de DRX e MEV. Ao bagaço de acerola foi aplicado o pré-tratamento ácido seguido de básico. Em seguida foi realizada a hidrólise enzimática do bagaço in natura e pré-tratado. Foram usadas as enzimas comerciais Celluclast 1.5L da Novozyme e betaglicosidase da Proenzyme. Como ferramenta para avaliação das variáveis que influenciam no processo usou-se um planejamento fatorial 22 com 3 pontos centrais, onde as variáveis analisadas foram carga enzimática e relação de massa seca de bagaço por volume do meio reacional. A caracterização lignocelulósica mostrou que o bagaço de acerola é um substrato viável para obtenção de açúcares fermentescíveis e sua subseqüente conversão em etanol. O pré-tratamento ácido seguido de básico mostrou-se bastante eficiente em concentrar a celulose, pela remoção de parte da hemicelulose e lignina, provocando um aumento da celulose de 25 % para 50 %. Evidenciou-se a cristalinidade do bagaço de acerola, comprovada por Difração de Raios X e a modificação na morfologia do bagaço, verificada por Microscopia Eletrônica de Varredura. Por meio da cinética de hidrólise enzimática do bagaço de acerola in natura e pré-tratado foram obtidos rendimentos de 100 % na conversão da celulose em glicose. A melhor produção de glicose foi de 22,3 g/L alcançada em 36 horas de hidrólise para o bagaço de acerola pré-tratado, onde ocorreu nas maiores condições de carga enzimática e relação massa seca de bagaço por volume reacional. / With the current worldwide search for renewable sources, the use of lignocellulosic biomass waste has a very promising perspective for ethanol production. The process derives from the fermentation of sugar from hemicellulose and cellulose origin, fractions of lignocellulosic materials, by a suitable pre-treatment and enzymatic hydrolysis of cellulose. The waste of acerola is constituted by 40 % of the processed volume, and 24,7 % of cellulose, 19,27 % of hemicellulose and 28,37 % of lignin. The aim of this work was to study the kinetics of enzymatic hydrolysis of acerola’s waste in natura and waste pretreated, and also to evaluate the effect of this pretreatment on the hydrolysis. Initially, a lignocellulosic characterization was made with the waste in natura and waste pretreated, and microstructural characterization by means of XRD and SEM analysis. To the waste of acerola, an acid pretreatment was applied, followed by alkaline pretreatment. Then, the enzymatic hydrolysis of waste in natura and pretreated was performed. Commercial enzymes Celluclast 1.5L (Novozyme) and beta-glucosidase (Proenzyme) were used. As a tool to evaluate the variables that influence the process, a factorial design 22 was used with three central points, and the analyzed variables were enzymatic load and ratio of dry weight of waste per volume of reaction. This lignocellulosic characterization showed that the waste of acerola is a viable substrate for obtaining fermentable sugars and its subsequent conversion to ethanol. The acid pretreatment followed by the alkaline showed to be very effective in concentrating the cellulose, by the removal of part of the hemicellulose and lignin, causing an increase of the cellulose from 25 % to 50 %. The crystallinity of waste of acerola was evidenced by X-ray Diffraction and the modification in the morphology of waste, verified by Scanning Electron Microscopy. Through the kinetics of enzymatic hydrolysis of waste of acerola in natura and pretreated, yields of 100 % were obtained, in the conversion of cellulose to glucose. The best glucose production was 22,3 g/L, reached in 36 hours of hydrolysis of waste of acerola pretreated, which occurred in the best conditions of enzyme load and dry weight of waste per reaction volume ratio.

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