Thesis (MTech (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2005 / Fennentation is the process that results in the fonnation ofalcohol or organic acids on the basis of growth of bacteria, moulds or fungi on different nutritional media (Ahmed et al., 1982). Fennentation process have three modes of operation i.e. batch, fed-batch and continuous ones. The process that interests a lot of control engineers is the fed-batch fennentation process (Johnson, 1989). The Fed-batch process for the production ofyeast is considered in the study. The fennentation is based on the Saccharomyces cerevisiae yeast. It grows in both aerobic and anaerobic environmental conditions with maximum product in the aerobic conditions, also at high concentration of glucose (Njodzi, 200I). Complexity of fed-batch fennentation process, non-linearity, time varying characteristics, application of conventional analogue controllers provides poor control due to problems in tuning individual loops and the process characteristics. The problem for control of the fed-batch process for the production of yeast is further complicated by the lack of on-line sensors, lack ofadequate models as a result ofpoorly understood dynamics. The lack of on-line sensors results in the impossibility oftuning the analogue controllers in real time. The process for propagation of yeast in aerobic conditions is considered in the dissertation. The experiments are conducted at the University of Cape Town (DCT), Department of Chemical Engineering with a bioreactor and bio-controller combined in a Biostat ® C lab scale plant (H. Braun Biotech International, 1996). The bio-controller has built in Pill controller loops for control variables, with the ability to adjust the controller parameters i.e. P, D and I through the serial interface (SeidIer, 1996).

Submitted in fulfillment ofthe requirement for Masters degree oftechnology (Mtech): Electrical engineering, 2002 / Fermentation is the process that results in the formation of alcohol or organic acids on the basis of growth of bacteria, moulds or fungi on different nutritional media (Ahmed et al., 1982). Fermentation process have three modes of operation i.e. batch, fed-batch and continuous mode ofoperation. The process that interests a lot of control engineers is the fed-batch fe=entation process (Johnson, 1989). The Fed-batch process for the production ofyeast is considered in the study. The considered yeast in the study is the Saccharomyces cerevisiae. It grows in both aerobic and anaerobic environmental conditions with maximum product in the aerobic conditions, also at high concentration of glucose (Njodzi, 2001). Complexity of fedbatch fe=entation process, non-linearity, time varying characteristics, application of conventional analogue controllers provides poor control due to problems in tuning individual loops and the process characteristics. The problem for control of the fedbatch process for the production of yeast is further complicated by the lack of on-line sensors, lack of adequate models as a result of poorly understood dynamics. The lack of on-line sensors results in the impossibility of tuning the analogue controllers in real time. The process for propagation of yeast in aerobic conditions is considered in the dissertation. The experiments are conducted at the University of Cape Town (VCT), Department of Chemical Engineering with a bioreactor and bio-controller are combined in a Biostat ® C lab scale plant (B. Braun Biotech International, 1996). The bio-controller has built in PID controller loops for control variables, with the ability to adjust the controller parameters i.e. P, D and I through the serial interface (Seidler, 1996). Even though the used lab scale bio-controller has the ability to monitor certain variables, the automation of the industrial bioreactors is still developing slowly (Dochan and Bastin, 1990) with major problems experienced in modelling and measuring important control variables on-line. This existing situation is due to the characteristics of the fermentation processes as an object of control with highly non-linear, non-stationary, slow dynamics and complex relationships between variables. The existing control strategies on industry are based only of local PID control of some easy for measuring variables. No computer systems for monitoring and optimisation of the process (Morari and Stephanopoulos, 1980). The dissertation is overcoming the mentioned above drawbacks by developing methods, algorithms and programmes for building of a two layer system for optimal control of the Biostat ® C pilot plant with the following subsystems: ~ Data acquisition, ~ Modelling and simulation, ~ Model parameter estimation, ~ Process optimisation, ~ PlO controller parameter tuning, ~ Real time control implementation The system is based on LabVIEW™ and serial communication protocol. The interface between the Bio-start and the host computer is through a standard communication serial port. The development in the dissertation are described as follows: Chapter 1 describes the necessity of the research discussed in the dissertation and highlights comparison between the different approaches for modelling and control of fed-batch processes for the production of yeast, (Johansson, 1993). The aim and the objectives ofthe dissertation are stated and explained. Chapter 2 describes the process as an object of control looking precisely at the influence of the physiochemical variables on the biological variables. The relationship is identified through the enzymes. The results from previous experiments are discussed to illustrate the constraints associated with the control of the process under study Chapter 3 describes the different types of models as applicable to the dissertation. The comparison between different types is highlighted. The derivation of the developed yeast model using mass balance equations and rate laws is discussed and presented in the chapter. The problem for simulation of the model is solved using Matlab and LabVIEW™ programs. Chapter 4 describes the formulation of the problem for estimation of the fed-batch model coefficients and the method, algorithm and programme developed to solve this problem. In chapter 5 the optimal control problem is formulated and solved using optimal control theory, the approach of the functional of Lagrange is used. The optimisation layer problems are determined and based on the solutions of the previous upper layer i.e. the model parameters from the adaptation layer. The optimal operation of the process or yield of the yeast is based on some criteria for the production of biomass, and some constraints over minimal and maximal values of the variables. Decomposition method to solve the optimal control problem is developed on the bases of an augmented functional of Lagrange and decomposition in time domain. Algorithm of the method and program in Matlab are developed. Tuning of PID parameters for the controllers in Biostat ® C is described based on the optimal trajectories for the physiochemical variables obtained from the optimal control problem solution. Chapter 6 presents algorithms and programmes for monitoring and real time control of fed-batch fermentation process for the production of yeast, using Personal Computer, B Braun Biostat ® C Lab scale fermentation unit and LabVIEW™ as driver software. Hardware and software parts of the control systems are described and discussed. LabVIEW™ code is described. Chapter 7 presents the users manual. The mam functionality of the developed application and programmes is described and discussed. The source code ofthe developed programmes is presented in chapter 8. Chapter 9 presents the conclusion highlighting the developments in the dissertation as well as the future work on the topic and the possible application of the developed work in industry on the bigger scale fermentors. The positive characteristics of the developed methods algorithms and programmes are: -7 The developed model incorporates the physiochemical variables in the biological mass balance equations. In this way: the influence of the enzymes over the biological variables is utilised and possibilities for process optimisation is created. The process can be optimised m both physiochemical and biological variables. The physiochemical variables can be used as control inputs to reach the process optimisation. Data acquisition system gIves good possibilities for analysis and simulation ofthe process. The optimal control of the process is achieved without using expensive online sensors for measurement of the biological variables. This is why the developed system is applicable to the existing hardware and software control and measurement systems in industry. The control system automates the operation of the lab scale fermentation unit. It is safe, stable and operational.

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Hamilton Cabral / Banca: Marta Cristina Teixeira Duarte / Resumo: Os fungos, em função de suas características de reprodução e crescimento, adaptam-se a uma grande variedade de substratos, sendo excelentes decompositores de material orgânico. As pectinases produzidas por fungos termofílicos apresentam características importantes para aplicação em bioprocessos, como estabilidade ao pH e à temperatura. O tipo de processo fermentativo utilizado para a obtenção dessas enzimas influência a quantidade obtida e as propriedades das mesmas. O presente trabalho teve como objetivos isolar e identificar linhagens fúngicas termofílicas produtoras de pectinases e cultivá-las por FES e por FSM para a avaliação do potencial de produção de poligalacturonases, além de caracterizar a PG produzida. Foram coletadas amostras (0,5 g) de compostagem e depósitos de resíduos agrícolas e agro-industriais, as quais foram transferidas para tubos contendo pectina como única fonte de carbono. As linhagens fúngicas isoladas foram cultivadas a 45°C, por 120 horas em FES, utilizando-se como substratos, farelo de trigo (FT), bagaço de laranja industrializado (BL), bagaço de canade- açúcar (BC) e casca de laranja lavada (CL) e em FSM utilizando-se meio nutriente líquido contendo 1% de pectina como fonte de carbono. As amostras foram retiradas a cada 24 horas e a atividade enzimática foi avaliada a partir da quantificação do ácido galacturônico liberado por hidrólise de pectina citrus (1%). De um total de 40 amostras coletadas, foram isoladas 34 linhagens fúngicas entre as quais as maiores produtoras de poligalacturonases por FSM foram Thermomyces sp N4 (1,8 U/mL) e Scopulariopsis sp N7.1 (0,74 U/mL). As maiores produtoras de PG em FES foram as linhagens Thermomucor sp N31 (15 U/g), Aspergillus sp N12 (76,1 U/g) e Aspergillus sp N29 (64,7 U/g). A linhagem maior produtora de PG foi a Rhizomucor sp N31, em meio composto... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Fungi, due to their reproduction and growth characteristics, are well adapted to a large variety of substrates, being excellent decomposers of vegetal matter. Pectinases produced by thermophilic fungi exhibit important characteristics for application in bioprocesses, such as stability towards pH and temperature. The type of fermentation process used for the production of these enzymes has great influence on the amount of enzyme that is produced and on their properties. The goal of this work was to isolate and identify thermophilic fungal strains that produce pectinases and cultivate them in solid state fermentation (SSF) and in submerged fermentation (SmF) in order to evaluate their potential to produce polygalacturonases (PG), as well as to characterize the PG produced. Samples (0.5 g) were collected from piles of composting material and from deposits of agricultural and agro-industrial residues, which were transferred to tubes containing pectin as the only carbon source. The isolated fungal strains were cultivated at 45°C, for 120 hours in SSF, using wheat bran (WB), orange peel (OP), sugar cane bagasse (SB) and washed orange bagasse (WP) as substrates and in SmF, using a liquid nutrient medium containing 1.0% pectin as carbon source. Samples were taken every 24 hours and the enzymatic activity was assayed through the quantification of galacturonic acid released by citrus pectin (1.0%) hydrolysis. Of a total of 40 samples collected, 34 fungal strains were isolated, of which the best PG producers in SmF were Thermomyces sp N4 (1.8 U/mL) and Scopulariopsis sp N7.1 (0.74 U/mL). The best PG producers in SSF were Thermomucor sp N31 (15.0 U/g), Aspergillus sp N12 (76.1 U/g) and Aspergillus sp N29 (64.7 U/g). The strain with the most production of PG was Rhizomucor sp N31, in medium containing 50% WB and 50% WP in 24 hours of fermentation... (Complete abstract, click electronic address below) / Mestre

Orientador: Luis Henrique Souza Guimarães / Banca: Ariela Veloso de Paula / Banca: Eleonora Cano Carmona / Resumo: Atualmente, a biotecnologia é acompanhada dos estudos sobre o funcionamento, estrutura e utilização, principalmente na indústria, das enzimas obtidas a partir de microorganismos, o que têm despertado grandes interesses em pesquisadores da área. De modo especial, os fungos filamentosos vêm se destacando como grandes produtores de enzimas, principalmente o gênero Aspergillus, pertencente aos ascomicetos. Dentre as enzimas de interesse biotecnológico encontramos a tanino acil hidrolase (EC 3.1.1.20),, também conhecida como tanase, a qual pode ser produzida por fungos filamentosos, leveduras e bactérias. Desta forma, foi objetivo deste trabalho o estudo da produção de tanases pelo fungo filamentoso Aspergillus carbonarius padronizando-se as melhores condições físico-químicas para o crescimento do micro-organismo, visando a obtenção de tanases em níveis elevados assim purificando e caracterizando-as bioquimicamente. Os maiores níveis enzimáticos em FSS foram obtidos utilizando folhas de chá verde trituradas como fonte de carbono umedecidas com água de torneira (1:1 m/v) a 30°C por 3 dias.A tanase foi purificada 11,3 vezes com recuperação de 98%, após dois passos cromatográficos, DEAE-Celulose e Sepharose CL-6B. A enzima possui massa molar de 134,89 kDa com 50% de carboidratos. A temperatura ótima de atividade foi de 60°C e o pH ótimo foi 5,0. A tanase se mostrou bastante estável entre as temperaturas de 40°C a 65°C e em pH ácido. A atividade enzimática foi aumentada em 32% na presença de Ag+, e foi inibida por Mg+ , Fe2+, Zn2+, Al3+ e Cu2+ . Os parâmetros cinéticos foram analisados, sendo que a enzima apresentou maior afinidade pelo substrato metil galato (Km de 1,42mM) se comparado acido tânico (Km de 2,2mM). Portanto conclui-se que a tanase produzida por Aspergillus carbonarius possui um bom potencial biotecnológico e é promissora para o emprego industrial. / Abstract: Nowadays, biotechnology is accompanied by functional, structural and application studies, mainly in industry, of microbial enzymes, which have aroused great interest in researchers around the world. Specially filamentous fungi have been highlighted as the major enzymes producers, mostly Aspergillus genera, an ascomycete. Among the enzymes of biotechnological interest we can found the tannin acyl hydrolase (EC 3.1.1.20), also known as tannase that can be produced by filamentous fungi, yeasts and bacterias. Acoording to the this objective of this work was to study the production of tannase by Aspergillus carbonarius standardizing the best physico-chemical conditions for the microorganism growth, in order to obtain high levels of tannase, purifying and characterizing them biochemically. The higher enzymes levels in SSF were obtained when it was used green tea leaves as carbon source moistured with tap water (1: 1 w / v) at 30° C for 3 days. Tannase was purified 11,3 fold with 98% of recover after two chromatographic steps: DEAE-celulose and Sepharose CL-6B. The enzyme has a molecular weight of 134,89 kDa with 50% of carbohydrates. The optimal temperature of activity was 60ºC and the optimal pH was 5.0. Tannase showed quite stability to temperatures between 40ºC and 65ºC and under acid pH. The enzyme activity was strongly inhibited by Mg+, Fe2+, Zn2+, Al3+ e Cu2+. The kinetic parameters were analyzed and the enzyme showed higher affinity to the substrate methyl gallate (Km 1.42mM) in it compared to tannic acid (Km 2.2mM). Therefore it is concluded that the tannase produced by Aspergillus carbonarius has great biotechnological potential and it is promising for industrial use. / Mestre

Segundo as estimativas da Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB), na safra de março de 2013/14 o Brasil produziu aproximadamente 12,8 milhões de toneladas de arroz, apresentando um acréscimo de 8% em relação à safra de 2012/13. O processamento deste grão resulta em subprodutos como o farelo de arroz, que apresenta vitaminas do complexo B, proteínas, tocoferóis e mais de 40% de carboidratos, justificando sua utilização em processos fermentativos, como a produção de vinagre. O vinagre é composto por 80% (v/v) de água e 20% de uma grande variedade de outros compostos, como ácidos orgânicos, álcoois, sais minerais, polifenóis, aminoácidos, entre outros. Os substratos utilizados na sua produção devem apresentar carboidratos fermentescíveis para que seja possível realizar as etapas de produção: fermentações alcoólica e acética. Tendo em vista estas considerações, os principais objetivos deste trabalho foram investigar o processo de hidrólise do farelo de arroz desengordurado por via enzimática, avaliar a etapa de fermentação alcoólica para otimizar a produção de etanol, e realizar a produção do vinagre por meio de fermentação submersa, bem como a caracterização do produto final. Para a otimização da etapa de sacarificação dos açúcares complexos do farelo de arroz desengordurado (FAD), realizou-se uma estratégia sequencial de planejamento experimental. Inicialmente aplicou-se um planejamento Fracionário 25-1 com as variáveis concentração de (FAD) (razão farelo/água (g.L-1)), concentração e tempo de atuação da -amilase e da amiloglucosidade (AMG), tendo-se como resposta, a concentração de açúcares redutores (AR); após análise do Planejamento Fracionário, foram aplicados dois Delineamentos Compostos Central Rotacional (DCCR) 22, onde avaliou-se os efeitos das concentrações de ambas enzimas. A validação das condições otimizadas para a hidrólise enzimática foi realizada por meio de dois testes em triplicata, nas vizinhanças das condições otimizadas. Na etapa subsequente de fermentação alcoólica, inicialmente desenvolveu-se um teste objetivando avaliar o efeito do tamanho do inoculo e da agitação para posterior aplicação de um DCCR 23, onde foram avaliados os efeitos da concentração de inoculo, pH e temperatura sobre a resposta de rendimento em etanol (%). Após a análise dos resultados do primeiro DCCR, objetivando-se aumentar o rendimento em etanol, realizou-se um segundo teste preliminar, para avaliar os efeitos da adição de protease e da exposição da suspensão de farelo de arroz desengordurado ao tratamento ultrassônico, anteriormente a etapa de hidrólise enzimática, visto que diversos estudos indicam que a produção de etanol pode ser aumentada nestas condições, devido a maior exposição dos grânulos de amido às enzimas amilolíticas do processo de sacarificação, após a ação de proteases. Os resultados obtidos permitiram definir a sequência do estudo, na qual um segundo DCCR foi aplicado para a avaliação dos efeitos da concentração de inoculo e temperatura em faixas ajustadas, visando alcançar a otimização da fermentação alcoólica, realizando-se a adição de protease anteriormente a hidrólise enzimática. Uma vez otimizada a etapa de fermentação alcoólica, foi realizada uma batelada de produção do vinagre (fermentação acética) com os parâmetros otimizados nas etapas anteriores. A caracterização do vinagre foi realizada por meio da determinação dos parâmetros exigidos na legislação vigente (teor alcoólico residual, acidez total e ácido acético, pH, extrato seco total e reduzido, cinzas e açúcares redutores e totais). A otimização da hidrólise enzimática foi alcançada nos ensaios com concentração de 200 g.L-1 de FAD, 30 µL.g-1 de -amilase e 40 µL.g-1 de amiloglucosidade, com os tempos de atuação das mesmas em 2 e 3 horas, respectivamente. No primeiro teste preliminar, realizado na etapa de fermentação alcoólica, observou-se que a agitação influenciou de forma positiva apenas nos ensaios com 2,0 e 5,0% de inoculo, sendo que o maior rendimento de etanol obtido foi de 1,90% com a utilização de 0,5% de inoculo, em condições estacionárias. Com os resultados obtidos no primeiro teste, ajustou-se as faixas das variáveis do primeiro DCCR onde o teor máximo de etanol obtido foi de 2,10%, com a temperatura em 30°C, 2,8% de inoculo e pH 5,0. Por meio da aplicação do segundo teste verificou-se que, nas condições aplicadas, o tratamento ultrassônico não apresentou efeito significativo na resposta de concentração de etanol, entretanto com a utilização da protease, foi possível aumentar para 3,6% o rendimento de etanol, após as 72h de fermentação alcoólica. Visando alcançar a otimização da fermentação alcoólica, realizou-se um novo DCCR, sendo fixada a concentração de 15 µL.g-1 de protease para atuação anteriormente ao processo de hidrólise enzimática dos polissacarídeos e sendo ajustadas as faixas das variáveis significativas no primeiro DCCR (temperatura: 28 a 35 °C; concentração de inoculo: 1 a 7%), onde foi possível alcançar rendimento de 4,10% de etanol. A fermentação acética foi concluída após oito dias da inoculação das bactérias acéticas, por meio do vinagre forte de etanol, sendo que o produto gerado, vinagre a base de farelo de arroz, não atendeu a legislação em vigor, apenas no parâmetro de cinzas, o qual pode ser ajustado com a aplicação de uma etapa de filtração. / According to estimates of the National Supply Company (CONAB), in the period March 2013/14, Brazil produced approximately 12.8 million tons of rice, an increase of 8 % compared to the period of 2012/13. The grain processing results in by-products such as rice bran, which has B vitamins, proteins, tocopherols and over 40% carbohydrates, justifying their use in fermentation processes such as vinegar production. Vinegar is composed of 80% (v/v) water and 20% of a wide variety of other compounds such as organic acids, alcohols, minerals, polyphenols, amino acids, among others. The substrates used in vinegar production must provide fermentable carbohydrates to alcoholic fermentation, which is followed by acetic fermentation. The aims of this study were to investigate the hydrolysis process of defatted rice bran by enzymatic way, assess the stage of alcoholic fermentation to optimize ethanol production, and carry out production of vinegar by submerged fermentation and characterizing the final product. METHODS: Optimization of enzymatic hydrolysis was achieved using a sequential strategy of experimental design. Firstly, a Fractional Factorial Fesign including 25-1 trials plus 3 center points (19 runs) was applied to evaluate the effects of concentration of amylolytic enzymes, action timeand the dilution rate of defatted rice bran (DRB) on response of reducing sugars (RS) released, followed by two CCRDs (Central Composite Rotatable Design); after the analysis of the effects of Fractional Design, the optimum values of enzymes concentration was reached by the two sequential CCRD. Validation of the optimal conditions for the enzymatic hydrolysis was performed in triplicate in two tests, in the vicinity of the optimized conditions. In the step of alcoholic fermentation, initially was developed a test to evaluate the effect of inoculum size and agitation for application of a CCRD 23 that evaluated the effects of inoculum concentration, pH and temperature on the response of ethanol yield (%). After the analysis the first CCRD, aiming to increase the ethanol yield, the second test was performed to evaluate the effects of protease addition and exposure of the suspension of defatted rice bran to ultrasonic bath treatment, prior to enzymatic hydrolysis with amylases, since several studies indicate that the ethanol production can be increased under these conditions, because of increased exposure of the starch granules to amylolytic enzymes in the saccharification, after the action of proteases. The results allowed to determine the sequence of the study in the second CCRD was used to evaluate the effect of inoculum concentration and temperature, with adjusted tracks to achieve the optimization of fermentation, performing the addition of protease hydrolysis previously enzyme. Once the alcoholic fermentation step was optimized, a batch of vinegar production (acetic fermentation). The characterization of vinegar was performed by determination the parameters required by Brazilian legislation (residual alcohol content, total acidity and acetic acid, pH, total and reduced dry extract, ash and total and reducing sugars). The optimization of enzymatic hydrolysis was achieved with concentration of 200 g•L-1 FAD, 30 g•L-1 α- amylase and 40 g•L-1 amyloglucosidase, with action times of 2 and 3 hours, respectively. In the first preliminary test performed on the alcoholic fermentation step, it was observed that shaking positively influenced only in the tests with 2.0 and 5.0% of inoculums, and the higher yield of ethanol obtained was 1.90 % with the use of 0.5% inoculums, under stationary conditions. with the results obtained in the first test, the tracks of the variables were defined for the first CCRD, where the maximum ethanol content was obtained 2.10%, with the temperature at 30 °C, 2.8% of inoculums and pH 5.0. By applying the second test it was found that under the conditions applied, the ultrasonic treatment had no significant effect on the response of ethanol concentration; however, with the use of protease the yield was increased to 3.6% ethanol, after 72 hours of alcoholic fermentation. A new CCRD was performed, in order to achieve the optimization of the alcoholic fermentation; in this step, the concentration of protease was fixed at 15 μLg-1, before the enzymatic hydrolysis of polysaccharides with the amylases and the ranges studied for the significant variables in the first CCRD was adjusted (temperature: 28 - 35 °C; inoculum concentration: 1 - 7%), being achieved yield of 4.00% ethanol. The acetic fermentation was completed after eight days of inoculation of acetic bacteria (strong ethanol vinegar), and the vinegar produced answered current Brazilian legislation in all parameters, except for ash, which can be adjusted by applying a filtration step. These results may generate technological innovation for the industrial sector, as the results obtained in this work demonstrate the possibility of performing the use of rice bran as raw material for the production of vinegar.

Segundo as estimativas da Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB), na safra de março de 2013/14 o Brasil produziu aproximadamente 12,8 milhões de toneladas de arroz, apresentando um acréscimo de 8% em relação à safra de 2012/13. O processamento deste grão resulta em subprodutos como o farelo de arroz, que apresenta vitaminas do complexo B, proteínas, tocoferóis e mais de 40% de carboidratos, justificando sua utilização em processos fermentativos, como a produção de vinagre. O vinagre é composto por 80% (v/v) de água e 20% de uma grande variedade de outros compostos, como ácidos orgânicos, álcoois, sais minerais, polifenóis, aminoácidos, entre outros. Os substratos utilizados na sua produção devem apresentar carboidratos fermentescíveis para que seja possível realizar as etapas de produção: fermentações alcoólica e acética. Tendo em vista estas considerações, os principais objetivos deste trabalho foram investigar o processo de hidrólise do farelo de arroz desengordurado por via enzimática, avaliar a etapa de fermentação alcoólica para otimizar a produção de etanol, e realizar a produção do vinagre por meio de fermentação submersa, bem como a caracterização do produto final. Para a otimização da etapa de sacarificação dos açúcares complexos do farelo de arroz desengordurado (FAD), realizou-se uma estratégia sequencial de planejamento experimental. Inicialmente aplicou-se um planejamento Fracionário 25-1 com as variáveis concentração de (FAD) (razão farelo/água (g.L-1)), concentração e tempo de atuação da -amilase e da amiloglucosidade (AMG), tendo-se como resposta, a concentração de açúcares redutores (AR); após análise do Planejamento Fracionário, foram aplicados dois Delineamentos Compostos Central Rotacional (DCCR) 22, onde avaliou-se os efeitos das concentrações de ambas enzimas. A validação das condições otimizadas para a hidrólise enzimática foi realizada por meio de dois testes em triplicata, nas vizinhanças das condições otimizadas. Na etapa subsequente de fermentação alcoólica, inicialmente desenvolveu-se um teste objetivando avaliar o efeito do tamanho do inoculo e da agitação para posterior aplicação de um DCCR 23, onde foram avaliados os efeitos da concentração de inoculo, pH e temperatura sobre a resposta de rendimento em etanol (%). Após a análise dos resultados do primeiro DCCR, objetivando-se aumentar o rendimento em etanol, realizou-se um segundo teste preliminar, para avaliar os efeitos da adição de protease e da exposição da suspensão de farelo de arroz desengordurado ao tratamento ultrassônico, anteriormente a etapa de hidrólise enzimática, visto que diversos estudos indicam que a produção de etanol pode ser aumentada nestas condições, devido a maior exposição dos grânulos de amido às enzimas amilolíticas do processo de sacarificação, após a ação de proteases. Os resultados obtidos permitiram definir a sequência do estudo, na qual um segundo DCCR foi aplicado para a avaliação dos efeitos da concentração de inoculo e temperatura em faixas ajustadas, visando alcançar a otimização da fermentação alcoólica, realizando-se a adição de protease anteriormente a hidrólise enzimática. Uma vez otimizada a etapa de fermentação alcoólica, foi realizada uma batelada de produção do vinagre (fermentação acética) com os parâmetros otimizados nas etapas anteriores. A caracterização do vinagre foi realizada por meio da determinação dos parâmetros exigidos na legislação vigente (teor alcoólico residual, acidez total e ácido acético, pH, extrato seco total e reduzido, cinzas e açúcares redutores e totais). A otimização da hidrólise enzimática foi alcançada nos ensaios com concentração de 200 g.L-1 de FAD, 30 µL.g-1 de -amilase e 40 µL.g-1 de amiloglucosidade, com os tempos de atuação das mesmas em 2 e 3 horas, respectivamente. No primeiro teste preliminar, realizado na etapa de fermentação alcoólica, observou-se que a agitação influenciou de forma positiva apenas nos ensaios com 2,0 e 5,0% de inoculo, sendo que o maior rendimento de etanol obtido foi de 1,90% com a utilização de 0,5% de inoculo, em condições estacionárias. Com os resultados obtidos no primeiro teste, ajustou-se as faixas das variáveis do primeiro DCCR onde o teor máximo de etanol obtido foi de 2,10%, com a temperatura em 30°C, 2,8% de inoculo e pH 5,0. Por meio da aplicação do segundo teste verificou-se que, nas condições aplicadas, o tratamento ultrassônico não apresentou efeito significativo na resposta de concentração de etanol, entretanto com a utilização da protease, foi possível aumentar para 3,6% o rendimento de etanol, após as 72h de fermentação alcoólica. Visando alcançar a otimização da fermentação alcoólica, realizou-se um novo DCCR, sendo fixada a concentração de 15 µL.g-1 de protease para atuação anteriormente ao processo de hidrólise enzimática dos polissacarídeos e sendo ajustadas as faixas das variáveis significativas no primeiro DCCR (temperatura: 28 a 35 °C; concentração de inoculo: 1 a 7%), onde foi possível alcançar rendimento de 4,10% de etanol. A fermentação acética foi concluída após oito dias da inoculação das bactérias acéticas, por meio do vinagre forte de etanol, sendo que o produto gerado, vinagre a base de farelo de arroz, não atendeu a legislação em vigor, apenas no parâmetro de cinzas, o qual pode ser ajustado com a aplicação de uma etapa de filtração. / According to estimates of the National Supply Company (CONAB), in the period March 2013/14, Brazil produced approximately 12.8 million tons of rice, an increase of 8 % compared to the period of 2012/13. The grain processing results in by-products such as rice bran, which has B vitamins, proteins, tocopherols and over 40% carbohydrates, justifying their use in fermentation processes such as vinegar production. Vinegar is composed of 80% (v/v) water and 20% of a wide variety of other compounds such as organic acids, alcohols, minerals, polyphenols, amino acids, among others. The substrates used in vinegar production must provide fermentable carbohydrates to alcoholic fermentation, which is followed by acetic fermentation. The aims of this study were to investigate the hydrolysis process of defatted rice bran by enzymatic way, assess the stage of alcoholic fermentation to optimize ethanol production, and carry out production of vinegar by submerged fermentation and characterizing the final product. METHODS: Optimization of enzymatic hydrolysis was achieved using a sequential strategy of experimental design. Firstly, a Fractional Factorial Fesign including 25-1 trials plus 3 center points (19 runs) was applied to evaluate the effects of concentration of amylolytic enzymes, action timeand the dilution rate of defatted rice bran (DRB) on response of reducing sugars (RS) released, followed by two CCRDs (Central Composite Rotatable Design); after the analysis of the effects of Fractional Design, the optimum values of enzymes concentration was reached by the two sequential CCRD. Validation of the optimal conditions for the enzymatic hydrolysis was performed in triplicate in two tests, in the vicinity of the optimized conditions. In the step of alcoholic fermentation, initially was developed a test to evaluate the effect of inoculum size and agitation for application of a CCRD 23 that evaluated the effects of inoculum concentration, pH and temperature on the response of ethanol yield (%). After the analysis the first CCRD, aiming to increase the ethanol yield, the second test was performed to evaluate the effects of protease addition and exposure of the suspension of defatted rice bran to ultrasonic bath treatment, prior to enzymatic hydrolysis with amylases, since several studies indicate that the ethanol production can be increased under these conditions, because of increased exposure of the starch granules to amylolytic enzymes in the saccharification, after the action of proteases. The results allowed to determine the sequence of the study in the second CCRD was used to evaluate the effect of inoculum concentration and temperature, with adjusted tracks to achieve the optimization of fermentation, performing the addition of protease hydrolysis previously enzyme. Once the alcoholic fermentation step was optimized, a batch of vinegar production (acetic fermentation). The characterization of vinegar was performed by determination the parameters required by Brazilian legislation (residual alcohol content, total acidity and acetic acid, pH, total and reduced dry extract, ash and total and reducing sugars). The optimization of enzymatic hydrolysis was achieved with concentration of 200 g•L-1 FAD, 30 g•L-1 α- amylase and 40 g•L-1 amyloglucosidase, with action times of 2 and 3 hours, respectively. In the first preliminary test performed on the alcoholic fermentation step, it was observed that shaking positively influenced only in the tests with 2.0 and 5.0% of inoculums, and the higher yield of ethanol obtained was 1.90 % with the use of 0.5% inoculums, under stationary conditions. with the results obtained in the first test, the tracks of the variables were defined for the first CCRD, where the maximum ethanol content was obtained 2.10%, with the temperature at 30 °C, 2.8% of inoculums and pH 5.0. By applying the second test it was found that under the conditions applied, the ultrasonic treatment had no significant effect on the response of ethanol concentration; however, with the use of protease the yield was increased to 3.6% ethanol, after 72 hours of alcoholic fermentation. A new CCRD was performed, in order to achieve the optimization of the alcoholic fermentation; in this step, the concentration of protease was fixed at 15 μLg-1, before the enzymatic hydrolysis of polysaccharides with the amylases and the ranges studied for the significant variables in the first CCRD was adjusted (temperature: 28 - 35 °C; inoculum concentration: 1 - 7%), being achieved yield of 4.00% ethanol. The acetic fermentation was completed after eight days of inoculation of acetic bacteria (strong ethanol vinegar), and the vinegar produced answered current Brazilian legislation in all parameters, except for ash, which can be adjusted by applying a filtration step. These results may generate technological innovation for the industrial sector, as the results obtained in this work demonstrate the possibility of performing the use of rice bran as raw material for the production of vinegar.

Orientadora: Daniela Alonso Bocchini / Coorientadora: kelly Johana Dussan Medina / Banca: Rubens Monti / Banca: Jonas Contiero / Resumo: Celulases microbianas têm sido empregadas na sacarificação de materiais lignocelulósicos para a obtenção de glicose, visando a produção de etanol celulósico. Entretanto, o custo dessas enzimas encarece o processo, e por isso a produção das mesmas a partir de fungos filamentosos cultivados em materiais lignocelulósicos, substratos de baixo custo, amplamente disponíveis e indutores da síntese enzimática, torna-se uma boa opção. Neste trabalho, com o objetivo de melhorar a produção de celulases através de metodologias de planejamento de experimentos, foram utilizados dois fungos endofíticos, cultivados por fermentação submersa (FSbm), usando como substratos o farelo de soja e a palha de cana de açúcar pré-tratada hidrotermicamente, cedida pela empresa GranBio, em cultivos isolados e co-cultivos, agitados. As atividades máximas obtidas nos extratos enzimáticos produzidos por planejamento experimental foram de 3,77 U/mL e 3,66 U/mL de endoglucanase, e 18,8 U/mL e 17,5 U/mL de β-glicosidase, no co-cultivo dos fungos Botryosphaeria sp. AM01 e Saccharicola sp. EJC04, e no cultivo isolado de Botryosphaeria sp. AM01, respectivamente. As condições ótimas de atividade das enzimas endoglucanase e β-glicosidase do melhor extrato foram pH 5,5 e 60 ºC. Estas enzimas foram estáveis quando incubadas por 24 horas em pH 5,0 e 5,5, e menos de 20% da atividade de ambas foi perdida entre 35 e 55 ºC. Os ensaios de inibição por glicose mostraram que a β-glicosidase tem sua atividade reduzida proporci... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Microbial cellulases have been used in the saccharification of lignocellulosic materials to obtain glucose, aiming to produce cellulosic ethanol. However, the cost of these enzymes makes the process expensive, so their production from filamentous fungi grown in lignocellulosic materials, low-cost and widely available substrates and inducers of enzymatic synthesis, is a good option. In order to improve cellulase production through experiment planning methodologies, two endophytic fungi, were cultivated by submerged fermentation (FSbm). Soybean meal and hydrothermally pretreated sugarcane straw, provided by GranBio, were used as substrate, in agitated isolated cultures and co-cultivations. The maximal activities obtained in the enzymatic extracts produced by the experimental design were 3.77 U/mL and 3.66 U/mL endoglucanase and 18.8 U/mL and 17.5 U/mL β-glycosidase in the co-cultivation of the fungi Botryosphaeria sp. AM01 and Saccharicola sp. EJC04, and in the isolated cultivation of Botryosphaeria sp. AM01, respectively.. The optimal activity conditions of the endoglucanase and β-glucosidase enzymes from the best selected extract were pH 5.5 and 60 ° C. These enzymes were stable when incubated for 24 hours at pH 5.0 and 5.5, and less than 20% of the activity of both of them was lost at 35-55 °C. The glucose-inhibition assays showed that β-glucosidase activity was reduced proportionally to the supply of this sugar, but even with the maximum amount of glucose supply (12 mmol/L)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Glicerol é um álcool gerado na produção de biodiesel, que corresponde 10% em relação ao biocombustível. Devido à crescente produção de biodiesel, pode ser utilizado como substrato para a obtenção de outros compostos, como o 2,3-butanodiol, através de vias fermentativas. Esta substância, que tem potencial de aplicação industrial e como combustível, pode ser obtida pela fermentação de glicerol pela bactéria anaeróbia facultativa Klebsiella oxytoca. Neste trabalho foram avaliados parâmetros e condições operacionais para o cultivo de K. oxytoca ATCC 8724, visando à obtenção de 2,3- butanodiol a partir de glicerol. Em razão do equilíbrio observado entre 2,3-butanodiol e acetoína, em proporção significativamente maior para o primeiro, no metabolismo fermentativo de K. oxytoca, a discussão dos resultados deste trabalho levam em conta a soma das concentrações destes compostos. Os resultados indicaram que este microrganismo metaboliza eficientemente o glicerol, visto que a velocidade média de crescimento celular neste substrato, em 8 horas de cultivo em frascos sob agitação, foi de 0,44 g/L/h, superior à obtida com glicose (0,38 g/L/h) nas mesmas condições. Observou-se que para substratos sacaríneos, que o metabolismo microbiano pode ser dividido em duas fases: na primeira fase, sem limitação de oxigênio, ocorre acentuado crescimento celular, em razão da prevalência da respiração, que resulta em substancial ganho energético para o microrganismo, enquanto na segunda fase, com limitação de oxigênio dissolvido, o fluxo de carbono é cada vez mais dirigido à formação de produtos de fermentação. Assim, em ensaios em regime descontínuo conduzidos em biorreator de bancada, o uso de uma velocidade característica de transferência de oxigênio (OTR) intermediária, da ordem de 17 mmol/L/h, proporcionou resultados superiores em termos de produção de 2,3-butanodiol, com conversão de 60 g/L de glicerol em 17,3 g/L do produto. Em regime descontínuo, a mais alta conversão de glicerol em produto foi alcançada com concentração inicial de substrato de 129 g/L, sendo produzidos, em 48 horas, 53,6 g/L de 2,3-butanodiol, o que significa um rendimento superior a 83% em relação ao máximo teórico. Com concentrações iniciais de glicerol de até 60 g/L, não foi constatado efeito inibitório sobre o crescimento celular. Por outro lado, o uso de 160 g/L de glicerol inicial levou a uma drástica redução do rendimento do processo (apenas 56,3%) e a uma concentração residual de substrato de 98 g/L, após 72 de cultivo. Com a condução do processo em regime descontínuo alimentado, como alternativa para contornar os efeitos de inibição pelo substrato, resultados expressivos foram alcançados com a massa de glicerol equivalente à que seria necessária para ter-se 202 g/L em regime descontínuo. Nestas condições, 92,1 g/L de 2,3-butanodiol e rendimento de 92,6%, foram alcançados, em 84 horas de fermentação. Os resultados revelam, o grande potencial de uso de glicerol como substrato para a produção de 2,3-butanodiol em escala industrial. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Glycerol is a by-product of biodiesel production, which accounts for approximately 10% of the biofuel. Since a large volume of it is formed in industry, glycerol could be used as a substrate to obtain other compounds, such as 2,3-butanediol, through fermentative routes. This substance, which has potential for application in industry and as fuel, can be obtained by glycerol fermentation with the facultative anaerobe bacterium Klebsiella oxytoca. In this work, parameters and operational conditions for the cultivation of K. oxytoca ATCC 8724, envisaging 2,3-butanediol production from glycerol, were assessed. Due to the equilibrium between 2,3-butanediol and acetoin, in a significantly higher proportion for the first product, in the fermentative metabolism of K. oxytoca, the discussion of this work takes in account the sum of concentrations of these compounds. The results have shown that the microorganism is able to efficiently metabolize glycerol once cell growth rate on this substrate, after 8 hours of cultivation in shake flasks, was 0.44 g/L/h, higher than that obtained with glucose (0.38 g/L/h) under the same conditions. As previously described for saccharides, it was observed that the microbial metabolism can be divided into two phases: in the first phase, without limitation of oxygen, an intense cell growth occurs due to the prevalence of respiration, that results in a substantial gain of energy for the microorganism, whereas in the second phase, under oxygen limitation, most of carbon flux is driven to the formation of fermentation products. Thus, in batch runs carried out in a bench bioreactor, the use of an intermediate characteristic oxygen transfer rate (OTR) of about 17 mmol/L/h, led to superior results in terms of 2,3-butanediol production, with conversion of 60 g/L of glycerol to 17.3 g/L of product. In batch mode, the highest conversion of glycerol to product was achieved with 129 g/L of initial substrate concentration, with the production of 53.6 g/L 2,3-butanediol, in 48 hours, which means a yield of 83% in relation to the theoretical maximum. With initial glycerol concentrations up to 60 g/L, no inhibitory effect on cell growth was observed. On the other hand, the use of 160 g/L of glycerol led to a drastic decrease in the process yield to 56.3% and to a residual concentration of substrate of 98 g/L after 72 h of cultivation. By carrying out the process in fed-batch mode, as an alternative to overcome the substrate inhibitory effects, remarkable results have been attained with the mass of glycerol that would be needed to have an initial concentration of 202 g/L in batch mode. Under these conditions, a final concentration of 92.1 g/L of 2,3-butanediol, corresponding to a yield of 92.6%, was achieved after 84 hours of fermentation. The results show clearly the high potential of the use of glycerol as a substrate for 2,3- butanediol production in industrial scale.

Orientadores: Maria Helena Andrade Santana, Luciana Rocha Barros Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:38:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Macedo_AndreCasimirode_M.pdf: 4092684 bytes, checksum: 33a14c0e2d223f5ac233f286ca1249ba (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O ácido hialurônico (AH) é um mucopolissacarídeo presente nos tecidos conjuntivos de animais. Possui aplicações nas áreas médico-farmacêutica, como veículo para encapsulação e liberação de bioativos, além de aplicações em cosméticos. Este trabalho, apresenta um estudo da produção de AH utilizando suco de caju como substrato em processos de fermentação submersa (FS) e bagaço de caju como substrato/suporte em cultivo no estado sólido (FES). Em ambos os casos o inóculo foi preparado com cepa de Streptococcus zooepidemicus (ATCC 39920), cultivado em suco de caju in natura enriquecido com extrato de leveduras. Os ensaios em FS foram feitos utilizando suco de caju in natura e suco de caju clarificado através de microfiltração tangencial em sistema de membranas cerâmicas (0,2 mm), à 250 rpm e 2 vvm de ar. Ensaios de FES foram feitos em sistemas de colunas de leito fixo (colunas de Raimbault), com altura de leito 3 cm e vazão de ar 0,4 L/min. Os processos foram caracterizados com base nos parâmetros cinéticos, produtividades em AH e em biomassa bacteriana,transferência de oxigênio e evolução da viscosidade do meio. O AH produzido foi identificado por FTIR e caracterizado através da sua massa molar e distribuição. Os resultados mostraram que em ambos os processos a aeração é fundamental para o crescimento celular e produção de AH. Não houve diferenças expressivas nos parâmetros do processo para a fermentação submersa conduzida com suco de caju in natura ou clarificado. A máxima concentração de AH obtida na FES foi de 0,007 g/g de bagaço e na FS 2,61 g/L. As distribuições de massa molar mostram que o AH produzido em FES encontra-se nas faixas de 104 e 105 Da, enquanto que para a FS prioritariamente é produzido AH na faixa de 103 e 104 Da / Abstract: Hyaluronic acid (HA) is a mucopolysaccharide component of animal connective tissues. It has been reported important applications of HA in medical, pharmaceutical and cosmetic area as well as a vehicle for encapsulation and delivery of bioactive products. This work presents a study of HA production using cashew apple juice as substrate in submerse fermentation (SF) and cashew apple bagasse as substrate/support in solid state fermentation (SSF). In both cases the inoculum was prepared from a Streptococcus zooepidemicus strain (ATCC 39920), cultured in the in natura juice enriched with yeast extract. In natura or clarified juices were used in SF assays at 250 rpm and 2 vvm of air. The clarification was carried out through tangential microfiltration in ceramic membrane system (0,2 mm). Fixed bed columns (Raimbault¿s columns) at 3 cm bed height and air flow rate 0.4 L/min were used in FES assays. The Processes were characterized based on the kinetic, HA and biomass productivities, oxygen transfer and medium viscosity parameters. The produced HA was identified by FTIR and characterized trought its molecular weight and distribuition. The experimental results showed that aeration is fundamental for cell growth and HA production in both processes. There were no significant differences in the parameters for SF using in natura or clarified juices. The maximum HA concentration obtained by SSF was 0.007 g/(g of bagasse) and 2.61 g/L for SF. The main distribution of molecular weight was 104 to 105 Da for SSF and 103 to 104 Da for SF / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As leveduras do gÃnero Rhodotorula sÃo conhecidas por acumular quantidades considerÃveis de carotenÃides, que sÃo pigmentos naturais importantes encontrados em alimentos e sÃo amplamente distribuÃdos em plantas e microrganismos. AlÃm do consumo humano, R. glutinis à utilizado na alimentaÃÃo de galinhas para aumentar a gordura corporal, melhorar a aparÃncia e as propriedades nutricionais da carne. Estudos relataram que o β-caroteno à muito utilizado na prevenÃÃo de vÃrios tipos de cÃncer devido as suas propriedades antioxidantes. Os objetivos deste trabalho foram ampliar a escala de fermentaÃÃo atà biorreator de bancada para obtenÃÃo de carotenÃides e estudar o processo de secagem das cÃlulas de Rhodotorula sp. CNPAT02 por atomizaÃÃo. A levedura foi cultivada em um fermentador tanque agitado de 14 L, e a biomassa obtida foi concentrada atravÃs de um sistema de centrifugaÃÃo e em seguida seco em âspray dryerâ. Para tanto foram preparados 50 mL de meio de cultura contendo os seguintes constituintes (g.L-1): 25 de glicose; 3,57 de extrato de levedura; 2,0 de K2HPO4; 2,0 de KH2PO4; 0,1 MgSO4.7H2O, com pH 6,0. O meio foi distribuÃdo em frascos de erlenmeyer de 500 mL e inoculado a partir de uma nova cultura, com um volume necessÃrio para obtenÃÃo de um inÃculo em torno de 0,1 g massa seca/L. O meio foi entÃo incubado a 30ÂC por 36 horas em agitador orbital com velocidade de 150rpm. A cultura foi entÃo transferida para um frasco de 2 L contendo 450 mL de meio estÃril incubados por 24 horas. O meio de cultura contendo 500 mL foi utilizado para inocular o fermentador, onde o crescimento prosseguiu por 120 horas a uma taxa de aeraÃÃo de 1,0 vvm-1. As amostras foram retiradas do fermentador em intervalos regulares de 12 horas para determinaÃÃo de biomassa, aÃÃcares redutores, carotenÃides e cor. Ao final de 120 horas o meio fermentado foi centrifugado durante 10 min a 11800g (8000 rpm). As alÃquotas de cÃlulas concentradas foram suspensas em Ãgua destilada antes da secagem. A partir da amostra seca foi avaliada a viabilidade das cÃlulas, a atividade de Ãgua, umidade e cor instrumental. Os carotenÃides foram extraÃdos e quantificados utilizando solventes orgÃnicos. ApÃs 120 horas de fermentaÃÃo a concentraÃÃo obtida foi de 11,85  1,10 g.L-1de biomassa e produtividade 2,32 g.L-1h-1 de carotenÃides. / The genus of yeast Rhodotorula are known to accumulate considerable amounts of carotenoids, which are important natural pigments found in foods and widely distributed in plants and microorganisms. In addition to human consumption, R. glutinis is used to feed chickens to increase body fat and to improve appearance and nutritional sensory properties of meat. Studies report that β-carotene is widely used to prevent various types of cancer due of its antioxidant properties. The objectives of this study are to scale up the fermentation to a bench-scale bioreactor to obtain carotenoids and study the spray-drying process of cells of Rhodotorula sp. CNPAT02. The yeast was grown in a 14 litter stirred tank fermentor, and the biomass obtained was concentrated by centrifugation and then spray dried. 50 mL of culture medium were prepared containing the following concentrations: (g.L-1): glucose, 25; yeast extract, 3.57; K2HPO4, 2.0; KH2PO4, 2.0; MgSO4.7H2O, 0.1 and pH 6.0. The medium was distributed in 500mL Erlenmeyer flasks and inoculated from a culture with a volume necessary to obtain an inoculum of about 0.1g dry mass/L. The medium was then incubated at 30ÂC for 36 hours in orbital shaker at 150 rpm. The culture was then transferred to a 2L flask containing 450mL of sterile medium incubated for 24 hours. The culture medium containing 500 mL was used to inoculate the fermentor where cell growth continued for 120 hours under an aeration of 1.0vvm-1. Samples were taken from the fermentor at regular intervals of 12h for determination of biomass, sugars, carotenoids and color. At the end of the 120h, the fermentation medium was centrifuged for 10 min at 11800g (8000 rpm). Aliquots of concentrated cells were suspended in distilled water before drying. From the dry sample, cell viability, the water activity, moisture, color and instrumental color were assessed. Carotenoids were extracted and quantified by using organic solvents. After 120 hours of fermentation the concentration obtained was 11.85  1.10 g.L-1 of biomass and productivity 2.45 g.L-1h-1 of carotenoids.