La lipase de Yarrowia lipolytica (EC 3.1.1.3) est une enzyme appartenant à la classe des hydrolases. La non pathogénicité et le caractère hyperproducteur en lipase de cette levure lui confèrent une place de choix au sein de lunité de Bio-industries du Centre Wallon de Biologie Industrielle. Ce présent travail sinscrit dans le cadre général du développement industriel de la lipase de Yarrowia lipolytica et concerne plus particulièrement le traitement post-culture de lenzyme afin de réaliser des formes liquides, poudres atomisées, immobilisées et enrobées à laide des polymères acryliques. Latomisation de la lipase en présence ou en absence de poudre de lait a permis lacquisition de poudres fluentes, stables à 4 et 20°C et présentant des températures de transition vitreuse comprises entre 51 et 79°C. Lactivité deau de conservation des poudres était ≤ 0.4. La stabilisation de lenzyme sous forme de liquide concentré réalisée avec le monopropylène glycol (MPG), les inhibiteurs de protéases et lirradiation aux rayons gamma ont révélé que le MPG à 50% et la technique dirradiation au rayon gamma permettaient la stérilisation et la préservation de lactivité enzymatique. Par ailleurs, limmobilisation de cette enzyme par trois techniques (adsorption, inclusion et liaison covalente) a révélé une amélioration de ses propriétés caractéristiques telles que la thermostabilté et la résistance aux solvants. La technique dimmobilisation par adsorption et par liaison covalente a permis une utilisation multiple de lenzyme. Létude préliminaire de faisabilité des formes galéniques à base de la lipase de Y. lipolytica a montré la capacité de cette enzyme à être mise sous forme de comprimés et de poudres encapsulées. La comparaison réalisée in vitro entre le Créon 150mg (produit pharmaceutique) et les formes galéniques à base de la lipase a montré des temps de gastro-résistance et de délitage similaires. Ces différentes formules de la lipase posent des jalons nécessaires pour leurs applications dans des secteurs agroalimentaires, environnementaux et pharmaceutiques. Yarrowia lipolytica lipase (EC.3.1.1.3) is an enzyme which belongs to the class of hydrolases. Nonpathogenicity and the high-lipase producing character of this yeast have emphasised its use within the laboratory of Bio-industry of the Walloon Center of Industrial Biology. The present work lies within the general scope of the industrial development of the lipase from Yarrowia lipolytica. More particularly it relates to the post-culture treatment of the enzyme in order to obtain liquid forms, atomized powders, immobilized and coated enzymes using acrylic polymers. The atomization of lipase in presence or absence of milk powder allowed the achievement of flowing, stable powders at 4 and 20°C, with glass transition temperatures ranging between 51 and 79°C. The water activity of preservation of the powders was ≤ 0.4. Stabilization of the enzyme under the form of concentrated liquid carried out with monopropylen glycol (MPG), proteases inhibitors and gamma irradiation revealed that MPG (50%) and gamma irradiation allowed sterilization and conservation of the enzymatic activity. In addition, the immobilization of the enzyme through three techniques (adsorption, inclusion and covalent bond) revealed an improvement of some properties such as thermostability and resistance to solvents. Immobilization by adsorption and covalent bond allowed multiple uses of the enzyme. The preliminary study of feasibility of galenic forms containing the lipase from Y. lipolytica showed the capacity of this enzyme to be put under the form of tablets and encapsulated powders. The in vitro comparison of Creon 150mg (pharmaceutical product) and galenic forms containing the lipase, showed similar times of acid-resistance and of disintegration. These various formulas of the lipase constitute milestones necessary for their applications in food, environmental and pharmaceutical industries.

Master of Science / Department of Food Science / Delores Chambers / Research has shown that trans fat consumption increases the levels of low-density lipoprotein (LDL) and has a direct correlation to the incidence of heart disease. It is now widely believed that trans fat intake adversely affects the health of consumers. A Food and Drug Administration (FDA) ruling, effective January 1, 2006, required declaration of trans fat content on all Nutrition Facts labels of food products. Around the same time local governments, such as the city of New York, and some restaurants followed suit by eliminating trans fats from their menus. The food industry’s initial concern with trans fat elimination/reduction was the loss of some functionality such as shelf life, stability, and creaming ability with trans-free fats and oils. Researchers are working to develop new trans-free fats and oils that do not have negative sensory properties and maintain the functionality of traditionally hydrogenated oils when used in baked and fried goods. This is an overview of the chemistry, health risks, and research that has been performed to either reduce or eliminate trans fats in food products.

A rapidez da passagem do estágio da bancada para a produção industrial, a rentabilidade econômica do projeto e o custo de investimento da implantação do projeto proposto são medidas da eficiência no desenvolvimento de processos químicos. Com o projeto de experimentos obtém-se uma redução de custo na etapa da experimentação, pela redução no número de experimentos, além de permitir um projeto de um produto com custo e qualidade otimizados. Neste trabalho, o projeto experimental ótimo é aplicado a dados experimentais da reação de interesterificação química da estearina de palma com óleo de linhaça. A gordura obtida pela reação de interesterificação é uma gordura isenta de gorduras trans e possui características nutricionais interessantes devido ao óleo de linhaça, que é a maior fonte do ácido graxo alfa-linolênico, um ácido graxo da família ômega-3. Os dados experimentais são utilizados para desenvolver modelos matemáticos aos quais é aplicada a otimização. Com isto, são previstos pontos ótimos, que são testados. Novos experimentos são realizados na vizinhança dos pontos ótimos. São aplicados os critérios de projeto experimental ótimo D-ótimo e G-ótimo para propor novas condições para a realização de experimentos. Uma vez obtidos estes pontos eles são adicionados aos modelos iniciais para a obtenção de novos parâmetros e é aplicada uma nova etapa de otimização. Nesta metodologia, a cada etapa são desenvolvidos e otimizados modelos matemáticos a partir dos dados experimentais, feita a verificação do ponto ótimo pela realização de experimentos e se esta não é confirmada, são aplicados os critérios de projeto experimental ótimo para a geração de novos pontos que trazem a melhor informação para ser adicionada aos modelos matemáticos. Este procedimento é repetido até a validação do ótimo. Neste trabalho são feitas duas iterações da metodologia onde pode ser observado a melhora de resultados obtidos a cada iteração. / The speed at which a process goes from laboratory to industrial scale, the economic rentability of the final project and the investment cost of the proposed project are measures of the efficiency in the development of chemical processes. With the experimental design a reduction of cost in the stage of the experimentation is obtained, by the reduction in the number of experiments, leading to the project of a product with optimum cost and quality. In this work, the application of optimal experimental design to data of the chemical interesterification reaction of palm stearin with linseed oil is presented. The fat produced by the interesterification reaction is free of trans fatty acid and has intreresting nutricionals characteristics due the linseed oil, which is the most important source of alpha-linolenic fatty acid, a omega-3 family fatty acid. The experimental data are used in order to develop mathematical models to which optimization is applied. New experiments, in the vicinity of the predicted optima, are performed and experimental optimal design, D-optimal and G-optimal, is applied in order to generate new conditions for experiments. Once these points are obtained, they are added to the initial models in order to obtain new parameters to which a new stage of optimization is applied. In this methodology, at each stage, mathematical models are developed and optimized from the experimental data and the optima are verified experimentally, and if they are not confirmed, the criteria of optimal experimental design is applied for the generation of new points that bring the best information to be added to the mathematical models. This procedure is repeated until the validation of the optimum. In this work two iterations of the methodology are implemented and the improvement of the results can be observed at each iteration.

O presente projeto teve como objetivo selecionar lipases comerciais para a interesterificação enzimática da gordura do leite com óleo de soja visando à obtenção de produto enriquecido com ácidos graxos essenciais. Foram testadas lipases de diferentes fontes microbianas (Aspergillus niger, Mucor javanicus, Rhizopus oryzae, Candida rugosa, Penicillium roqueforti e Rhizomucor miehei) imobilizadas em matriz híbrida polissiloxano-álcool polivinílico (POS-PVA) previamente caracterizada quanto às suas propriedades físicoquímicas e morfológicas. Tanto as enzimas livres como imobilizadas, foram inicialmente caracterizadas com relação às suas atividades hidrolítica e de esterificação. Em função da alta complexidade das matérias-primas \"gordura do leite e óleo de soja\", optou-se pela triagem inicial da enzima em um sistema reacional modelo de interesterificação. Como reagentes de partida, foram escolhidos tripalmitina e trioleína, uma vez que os ácidos graxos palmítico e oléico estão presentes em grande quantidade nos triglicerídeos que compõem as matériasprimas de interesse. Assim, as lipases imobilizadas no suporte POS-PVA foram empregadas na catálise de reações de interesterificação no sistema modelo empregando-se hexano como solvente. O valor mais elevado de rendimento de interesterificação (31%) foi obtido com o emprego da lipase de Rhizopus oryzae (L036P), sendo esta enzima selecionada para continuidade do trabalho. Testes adicionais foram efetuados para verificar a influência da concentração de trioleína e tripalmitina no rendimento da reação. Neste caso, o melhor resultado foi alcançado no substrato equimolar de tripalmitina e trioleína (40mM), para o qual observou-se um rendimento de interesterificação de 45%, em 24 h de reação. O sistema imobilizado selecionado foi caracterizado quanto às suas propriedades físico-químicas e de estabilidade, empregando-se técnicas como difratometria de raios-X e espectroscopia no infravermelho. Foi observada boa estabilidade à estocagem, mantendo-se 100% da atividade hidrolítica inicial após 120 dias de armazenamento. Finalmente, foram realizados testes de interesterificação da gordura do leite com óleo de soja sendo que, de maneira geral, a lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em POS-PVA promoveu o aumento na concentração dos triglicerídeos C26-C34 e C46-C50, e diminuição dos triglicerídeos C38, C44 e C54, obtendo-se 12% de rendimento de interesterificação. A análise de textura do meio reacional e do produto interesterificado mostrou que a simples mistura física de óleo de soja com a gordura do leite provocou uma diminuição de mais de 50% na consistência desta gordura. Após a reação de interesterificação, o produto obtido apresentou redução de aproximadamente 24 % na consistência em relação à da mistura física das matérias-primas, devido à incorporação dos ácidos graxos insaturados do óleo de soja nos triglicerídeos presentes na gordura do leite, e à formação de mono e diglicerídeos devida à hidrólise parcial das matérias-primas. Assim, os resultados promissores obtidos com o uso da lipase de Rhizopus oryzae (L036) imobilizada em POS-PVA, tanto na reação modelo de interesterificação de tripalmitina com trioleína quanto nas matérias-primas lipídicas, possibilitaram a seleção deste sistema enzimático visando ao seu emprego no bioprocesso de interesse. / The objective of this work was to select a commercial lipase for enzymatic interesterification of milkfat with soybean to obtain a product enriched with essential fatty acids. Lipases from different microbial sources (Aspergillus niger, Mucor javanicus, Rhizopus oryzae, Candida rugosa, Penicillium roqueforti, Rhizomucor miehei) were immobilized on polysiloxane- polyvinyl alcohol hybrid matrix (POS-PVA) previously characterized in relation to its physico-chemical and morphological properties. All lipase preparations in both free and immobilized forms were initially characterized, regarding their hydrolytic and esterification activities. Owing to the high complexity of the raw materials \"milkfat and soybean oi\", the lipase screening assay was carried out using a model interesterification system consisted of tripalmitin and triolein. These triglycerides were chosen as starting materials since palmitic and oleic fatty acids are present at high amount proportions in the raw materials. Thus, immobilized lipase derivatives on POS-PVA were used to catalyze the interesterification of tripalmitin with triolein in the presence of hexane as solvent. The highest interesterification (31%) was obtained using the lipase from Rhizopus oryzae (L036P) and therefore, this enzyme was selected for continuing the work. Additional tests were performed to verify the influence of the molar ratio between triolein and tripalmitin in the reaction yield. The best result was achieved for the substrate containing equimolar amounts of tripalmitin and triolein (40 mM), attaining 45% of interesterification yield at 24 h reaction. The selected immobilized system was characterized in relation to its physico-chemical and stability properties using techniques as X-ray difractometry and IR spectroscopy. High stability was found for the immobilized lipase that maintained full original activity after 120 days storage at 4?C. Finally, interesterification tests of milkfat with soybean oil were carried out, and the use of Rhizopus oryzae lipase immobilized in POS-PVA increased the concentration of the triglycerides C26- C34 and C46-C50, and decreased the concentration of the triglycerides C38, C44 and C54, which corresponded to 12% of interesterification yield. The texture analysis of both reaction medium and interesterified product showed that simple physical blend of soybean oil with milk fat reduced more than 50% the milkfat consistency. After the interesterification reaction, the obtained product showed even lower consistency (24% reduction) in comparison with the physical raw materials blend, due to the incorporation of unsaturated fatty acids from soybean oil in the triglycerides of milkfat, and to the formation of mono and diglycerides resulting from partial hydrolysis of the raw materials. Thus, the promising results obtained using Rhizopus oryzae lipase (L036P) immobilized on POS-PVA, both in the model interesterification reaction of tripalmitin with triolein and in the lipid raw materials, indicated the suitability of the selected immobilized derivative to be applied in the proposed bioprocess.

O trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de bases gordurosas para margarinas utilizando o método de modificação por interesterificação, como alternativa ao processo de hidrogenação parcial, que forma isômeros trans. / The aim of the study was to develop soft margarines by using intertesterification, as an alternative of hydrogenation, which forms trans isomers.

O presente projeto teve como objetivo selecionar lipases comerciais para a interesterificação enzimática da gordura do leite com óleo de soja visando à obtenção de produto enriquecido com ácidos graxos essenciais. Foram testadas lipases de diferentes fontes microbianas (Aspergillus niger, Mucor javanicus, Rhizopus oryzae, Candida rugosa, Penicillium roqueforti e Rhizomucor miehei) imobilizadas em matriz híbrida polissiloxano-álcool polivinílico (POS-PVA) previamente caracterizada quanto às suas propriedades físicoquímicas e morfológicas. Tanto as enzimas livres como imobilizadas, foram inicialmente caracterizadas com relação às suas atividades hidrolítica e de esterificação. Em função da alta complexidade das matérias-primas \"gordura do leite e óleo de soja\", optou-se pela triagem inicial da enzima em um sistema reacional modelo de interesterificação. Como reagentes de partida, foram escolhidos tripalmitina e trioleína, uma vez que os ácidos graxos palmítico e oléico estão presentes em grande quantidade nos triglicerídeos que compõem as matériasprimas de interesse. Assim, as lipases imobilizadas no suporte POS-PVA foram empregadas na catálise de reações de interesterificação no sistema modelo empregando-se hexano como solvente. O valor mais elevado de rendimento de interesterificação (31%) foi obtido com o emprego da lipase de Rhizopus oryzae (L036P), sendo esta enzima selecionada para continuidade do trabalho. Testes adicionais foram efetuados para verificar a influência da concentração de trioleína e tripalmitina no rendimento da reação. Neste caso, o melhor resultado foi alcançado no substrato equimolar de tripalmitina e trioleína (40mM), para o qual observou-se um rendimento de interesterificação de 45%, em 24 h de reação. O sistema imobilizado selecionado foi caracterizado quanto às suas propriedades físico-químicas e de estabilidade, empregando-se técnicas como difratometria de raios-X e espectroscopia no infravermelho. Foi observada boa estabilidade à estocagem, mantendo-se 100% da atividade hidrolítica inicial após 120 dias de armazenamento. Finalmente, foram realizados testes de interesterificação da gordura do leite com óleo de soja sendo que, de maneira geral, a lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em POS-PVA promoveu o aumento na concentração dos triglicerídeos C26-C34 e C46-C50, e diminuição dos triglicerídeos C38, C44 e C54, obtendo-se 12% de rendimento de interesterificação. A análise de textura do meio reacional e do produto interesterificado mostrou que a simples mistura física de óleo de soja com a gordura do leite provocou uma diminuição de mais de 50% na consistência desta gordura. Após a reação de interesterificação, o produto obtido apresentou redução de aproximadamente 24 % na consistência em relação à da mistura física das matérias-primas, devido à incorporação dos ácidos graxos insaturados do óleo de soja nos triglicerídeos presentes na gordura do leite, e à formação de mono e diglicerídeos devida à hidrólise parcial das matérias-primas. Assim, os resultados promissores obtidos com o uso da lipase de Rhizopus oryzae (L036) imobilizada em POS-PVA, tanto na reação modelo de interesterificação de tripalmitina com trioleína quanto nas matérias-primas lipídicas, possibilitaram a seleção deste sistema enzimático visando ao seu emprego no bioprocesso de interesse. / The objective of this work was to select a commercial lipase for enzymatic interesterification of milkfat with soybean to obtain a product enriched with essential fatty acids. Lipases from different microbial sources (Aspergillus niger, Mucor javanicus, Rhizopus oryzae, Candida rugosa, Penicillium roqueforti, Rhizomucor miehei) were immobilized on polysiloxane- polyvinyl alcohol hybrid matrix (POS-PVA) previously characterized in relation to its physico-chemical and morphological properties. All lipase preparations in both free and immobilized forms were initially characterized, regarding their hydrolytic and esterification activities. Owing to the high complexity of the raw materials \"milkfat and soybean oi\", the lipase screening assay was carried out using a model interesterification system consisted of tripalmitin and triolein. These triglycerides were chosen as starting materials since palmitic and oleic fatty acids are present at high amount proportions in the raw materials. Thus, immobilized lipase derivatives on POS-PVA were used to catalyze the interesterification of tripalmitin with triolein in the presence of hexane as solvent. The highest interesterification (31%) was obtained using the lipase from Rhizopus oryzae (L036P) and therefore, this enzyme was selected for continuing the work. Additional tests were performed to verify the influence of the molar ratio between triolein and tripalmitin in the reaction yield. The best result was achieved for the substrate containing equimolar amounts of tripalmitin and triolein (40 mM), attaining 45% of interesterification yield at 24 h reaction. The selected immobilized system was characterized in relation to its physico-chemical and stability properties using techniques as X-ray difractometry and IR spectroscopy. High stability was found for the immobilized lipase that maintained full original activity after 120 days storage at 4?C. Finally, interesterification tests of milkfat with soybean oil were carried out, and the use of Rhizopus oryzae lipase immobilized in POS-PVA increased the concentration of the triglycerides C26- C34 and C46-C50, and decreased the concentration of the triglycerides C38, C44 and C54, which corresponded to 12% of interesterification yield. The texture analysis of both reaction medium and interesterified product showed that simple physical blend of soybean oil with milk fat reduced more than 50% the milkfat consistency. After the interesterification reaction, the obtained product showed even lower consistency (24% reduction) in comparison with the physical raw materials blend, due to the incorporation of unsaturated fatty acids from soybean oil in the triglycerides of milkfat, and to the formation of mono and diglycerides resulting from partial hydrolysis of the raw materials. Thus, the promising results obtained using Rhizopus oryzae lipase (L036P) immobilized on POS-PVA, both in the model interesterification reaction of tripalmitin with triolein and in the lipid raw materials, indicated the suitability of the selected immobilized derivative to be applied in the proposed bioprocess.

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Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / This work has as goal to evaluate the use of heterogeneous catalysts on interesterification reaction for glycerol-free biodiesel production. Interesterification is a reaction between the triglyceride ester from vegetable oil and a short-chain ester, like methyl acetate. This technique has advantages over conventional transesterification like elimination of product washing and purification steps, less effluent production, catalyst reusing possibility and coproduction of biofuel additive, named triacetin.. Firstly, performance tests of solid catalysts commonly used for transesterification reaction were carried out. Among them, the hydrotalcite-like compound Ca 40%-Mg-Al presented the best results, reaching a global yield (esters + triacetin) of 91.83% at equilibrium, at 250°C, methyl acetate/oil molar ratio of 32:1 and 4.7% wt. catalyst/reactants concentration. Next, in order to investigate the effects of temperature, methyl acetate to oil molar ratio and catalyst concentration over reaction yield, an experimental planning and kinetics tests were performed. At 350°C, signs of thermal degradation were observed, affecting negatively the product yields. Besides, it was noted that dilution and cage-effect can occur depending on the methyl acetate to oil molar ratio applied.In respect of the catalyst, it was observed that saturation occurs at concentration of 5% wt. catalyst/oil. The condition of 325°C, 40:1 methyl acetate/oil molar ratio and 5% wt. catalyst/oil was chosen as the more adequate, reaching in 1.33 h a global yield of 68.5%. At those conditions, the catalyst can be reused, without any treatment, at least for three reaction cycles. / Este trabalho teve como objetivo investigar o emprego de catalisadores heterogêneos na reação de interesterificação para produção de biodiesel sem glicerol. A interesterificação é uma reação entre o éster triglicerídeo do óleo vegetal e outro éster de cadeia curta, como metil acetato. A técnica tem vantagens à transesterificação clássica como eliminação de etapas de lavagem e purificação de produtos, menor produção de efluentes, possibilidade de recuperação do catalisador e a coprodução de um aditivo ao biocombustível chamado triacetina. Primeiramente, fez-se um teste de desempenho de alguns catalisadores sólidos bastante utilizados em reações de transesterificação. Dentre eles, o composto tipo hidrotalcita Ca 40%-Mg-Al apresentou melhores resultados, atingindo rendimento global (ésteres + triacetina) de 91.83% no equilíbrio a 250°C, razão molar metil acetato/óleo de soja 32:1 e concentração de 4.7% m/m de catalisador/reagentes. A seguir, a fim de investigar o efeito da temperatura, razão molar de metil acetato e concentração de catalisador sobre o rendimento da reação, realizaram-se um planejamento experimental e experimentos cinéticos de reação. Para temperatura de 350°C, foram observados indícios de degradação térmica dos produtos, afetando negativamente os rendimentos de reação. Além disso, notou-se que ocorrem efeitos de diluição ou solvatação, dependendo das razões molares metil acetato/óleo usadas. Em relação ao catalisador, observou-se que a saturação ocorre para concentração de 5% m/m catalisador/óleo. A condição mais adequada de reação foi 325°C, razão molar 40:1 e 5% m/m catalisador/óleo, onde atinge-se um rendimento global de 68.55% em 1.33h. Nessas condições, por fim, também foi investigada a estabilidade do catalisador. Descobriu-se que o mesmo catalisador, sem tratamento algum, pode ser utilizado por pelo menos 3 ciclos de reação sem perda expressiva da atividade catalítica.

A rapidez da passagem do estágio da bancada para a produção industrial, a rentabilidade econômica do projeto e o custo de investimento da implantação do projeto proposto são medidas da eficiência no desenvolvimento de processos químicos. Com o projeto de experimentos obtém-se uma redução de custo na etapa da experimentação, pela redução no número de experimentos, além de permitir um projeto de um produto com custo e qualidade otimizados. Neste trabalho, o projeto experimental ótimo é aplicado a dados experimentais da reação de interesterificação química da estearina de palma com óleo de linhaça. A gordura obtida pela reação de interesterificação é uma gordura isenta de gorduras trans e possui características nutricionais interessantes devido ao óleo de linhaça, que é a maior fonte do ácido graxo alfa-linolênico, um ácido graxo da família ômega-3. Os dados experimentais são utilizados para desenvolver modelos matemáticos aos quais é aplicada a otimização. Com isto, são previstos pontos ótimos, que são testados. Novos experimentos são realizados na vizinhança dos pontos ótimos. São aplicados os critérios de projeto experimental ótimo D-ótimo e G-ótimo para propor novas condições para a realização de experimentos. Uma vez obtidos estes pontos eles são adicionados aos modelos iniciais para a obtenção de novos parâmetros e é aplicada uma nova etapa de otimização. Nesta metodologia, a cada etapa são desenvolvidos e otimizados modelos matemáticos a partir dos dados experimentais, feita a verificação do ponto ótimo pela realização de experimentos e se esta não é confirmada, são aplicados os critérios de projeto experimental ótimo para a geração de novos pontos que trazem a melhor informação para ser adicionada aos modelos matemáticos. Este procedimento é repetido até a validação do ótimo. Neste trabalho são feitas duas iterações da metodologia onde pode ser observado a melhora de resultados obtidos a cada iteração. / The speed at which a process goes from laboratory to industrial scale, the economic rentability of the final project and the investment cost of the proposed project are measures of the efficiency in the development of chemical processes. With the experimental design a reduction of cost in the stage of the experimentation is obtained, by the reduction in the number of experiments, leading to the project of a product with optimum cost and quality. In this work, the application of optimal experimental design to data of the chemical interesterification reaction of palm stearin with linseed oil is presented. The fat produced by the interesterification reaction is free of trans fatty acid and has intreresting nutricionals characteristics due the linseed oil, which is the most important source of alpha-linolenic fatty acid, a omega-3 family fatty acid. The experimental data are used in order to develop mathematical models to which optimization is applied. New experiments, in the vicinity of the predicted optima, are performed and experimental optimal design, D-optimal and G-optimal, is applied in order to generate new conditions for experiments. Once these points are obtained, they are added to the initial models in order to obtain new parameters to which a new stage of optimization is applied. In this methodology, at each stage, mathematical models are developed and optimized from the experimental data and the optima are verified experimentally, and if they are not confirmed, the criteria of optimal experimental design is applied for the generation of new points that bring the best information to be added to the mathematical models. This procedure is repeated until the validation of the optimum. In this work two iterations of the methodology are implemented and the improvement of the results can be observed at each iteration.

Orientador: Daniel Barrera Arellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T03:51:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_CarlaLeadeCamargoVianna_D.pdf: 616206 bytes, checksum: 98da89ebbff6356a40ef492ce249aa2f (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os monoacilgliceróis acetilados (MGA) são produtos de alto valor agregado utilizados em coberturas ou filmes comestíveis, gomas de mascar e produtos farmacêuticos entre outros. Esses são usualmente produzidos através de interesterificação química na presença de catalisadores ácidos ou básicos sob alta temperatura, acima de 200°C, consumindo grande quantidade de energia e produzindo compostos indesejáveis no produto. Além disso, há necessidade de se realizar uma destilação molecular para purificar o produto. A interesterificação enzimática ocorre em condições mais suaves eliminando tais problemas e o processo de purificação pode ser uma destilação simples. Este estudo apresenta um processo de obtenção de MGA via enzimática através de reação de interesterificação, e subseqüente destilação. Foram realizados testes para selecionar os substratos e via de processo com ácido oléico, óleo de soja e gordura parcialmente hidrogenada de soja esterificados com triacetina em diferentes proporções. Foram testadas quatro enzimas diferentes Lipozyme TL 100L, Lipozyme IM, Lipozyme RM IM e Lipozyme TL IM. Após seleção da enzima (Lipozyme TL IM) e substrato (gordura parcialmente hidrogenada) foi realizada a otimização utilizando um desenho experimental fatorial completo 23, totalizando 17 ensaios, sendo 3 pontos centrais e 6 axiais. As variáveis independentes foram: tempo (h), temperatura (°C) e quantidade da enzima (% em relação ao total dos substratos). As variáveis dependentes: rendimento de MGA (%) e relação diacilglicerol/monoacilglicerol, foram determinadas por HPSEC (High Performance Size Exclusion Chromatography). A faixa ótima encontrada foi: 6 horas, 65°C e 4% de enzima em relação ao total de substratos. Nestas condições foi possível produzir MGA em concentrações até 85% após destilação. Testes de reutilização da enzima, com 0,4% de enzima nova adicionados em cada ciclo indicam que após 6 ciclos essa mantém alta atividade. O produto purificado apresentou características similares ao produto comercial / Abstract: Acetylated monoacylglycerols (AMG) are high added value products used in coatings or edible films, bubble gums, pharmaceutical products and others. They are usually produced through chemical interesterification, in the presence of acid or basic catalysts at high temperatures (above 200°C), causing high energy demands, producing undesirable by-products and requiring molecular distillation to purify the product. Enzymatic interesterification occurs in mild conditions, eliminating such problems, and the purification process can be a simple distillation. This study presents an enzymatic process to obtain AMG through the interesterification reaction and subsequent distillation. Trials were carried out to select the substrates and process path using oleic acid, soy oil and partially hydrogenated soy fat, esterified with triacetin in different proportions (1:1.5 and 1:3). Four different enzymes were tested: Lipozyme TL 100L, Lipozyme IM, Lipozyme RM and Lipozyme TL IM. After the selection of the enzyme (Lipozyme TL IM) and the substrate (partially hydrogenated fat), the optimization of the reaction was studied using a 23 complete factorial experimental design, totalizing 17 assays, including 3 central and 6 axial points. The independent variables were: time (h), temperature (°C) and quantity of enzyme (% of total substrates). The dependent variables were: AMG yield (%) and diacylglycerol/monoacylglycerol ratio, analyzed through HPSEC (High Performance Size Exclusion Chromatography). The optimal condition found was 6 hours, 65°C and 4% enzyme with respect to total substrates. Under these conditions, it was possible to produce AMG in concentrations of up to 85% after distillation. Enzyme reutilization trials, adding 0.4% new enzyme to each cycle, indicate that, after 6 cycles, high enzyme activity is maintained. The purified product presented characteristics similar to the commercial product / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos