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Moderní způsob výpočtu koeficientů CAPM: aplikace na zajištění rizika pomocí koeficientu Beta / Modern way of calculation of CAPM coefficient: Beta hedging applicationŠopov, Daniel January 2013 (has links)
Model CAPM je považován za základní model při oceňování systematického risku aktiv a jeho provázanosti s výnosností trhu. Tato práce využívá této struktury a použitím různých metod, mezi které patří OLS, DCC MGARCH a SSF modelovaní, se snaží najít nejvhodnější metodu z výše zmíněných, která dokáže nejlépe odhadnout koeficienty systematického risku. Tyto koeficienty jsou dále použity pro zajištění rizika portfolií, které jsou vytvořeny z akcií obchodovaných na různých burzách- NYSE Composite a NASDAQ Composite. Na základě obdržených výsledků o výkonu zajištění rizika v každém portfoliu budeme schopni vyhodnotit, která z metod je nejvhodnější pro odhad systematické risku v modelu CAPM. Klíčová slova: CAPM, Systematický risk, Portfolio risk hedge, OLS, DCC MGARCH, SSF model JEL Classification: C22, C58, G11, G12, G15 Author's e-mail: danielsopov@email.cz Supervisor's e-mail: andrlikova@gmail.com
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Efeitos do teor de lignina na sacarificação e fermentação simultânea do bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanolSoares, Mariana de Lucena 31 January 2012 (has links)
Submitted by Chaylane Marques (chaylane.marques@ufpe.br) on 2015-03-12T18:43:28Z
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Previous issue date: 2012 / CNPQ / O bagaço de cana-de-açúcar compreende um dos principais resíduos agroindustriais produzidos no Brasil, e que pode ser utilizado como matéria prima para produção de etanol. Devido a sua natureza heterogênea, pré-tratamentos tem sido propostos para desestruturar a biomassa lignocelulósica e assim maximizar a eficiência da etapa de hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento de deslignificação alcalina na sacarificação e fermentação simultânea (SSF) de bagaço de cana-de-açúcar, pré-tratado por explosão a vapor, para produção de etanol. Foram utilizados materiais não deslignificados (ND) e deslignificados com 0,5 e 1 % de NaOH (D 0,5 % e D 1 %). As SSF em batelada foram conduzidas em erlenmeyers de 250 mL, com 8 g de bagaço, 100 mL de tampão citrato de sódio (pH 4,8) e preparações comerciais de celulases e β-glicosidase, 10 FPU/g de celulose e 5% v/v, respectivamente. Inicialmente foi realizada uma etapa de pré-sacarificação a 50ºC e 150 rpm durante 6 horas, e logo após este período, a temperatura e a agitação foram reduzidas para 37°C e 80 rpm respectivamente, em que foi inoculada uma suspensão de S. cerevisiae UFPEDA 1238. Para aumentar a produção de etanol também foi realizada uma batelada alimentada iniciando-se com 8 g de bagaço e adicionando-se 1 g a cada 24 horas até 120 horas. A etapa de deslignificação alcalina seguida do pré-tratamento por explosão a vapor contribuiu para a remoção de 52 % e 77 % da lignina para o material D 0,5 % e D 1 %, respectivamente. O material D 0,5 % apresentou valores de conversão de celulose em etanol não significativamente diferentes daqueles obtidos com o material D 1 %. A redução do teor de lignina alcançado na deslignificação com 0,5 % de NaOH, associada à SSF em batelada alimentada, permitiu o aumento da produção de etanol em 700 % em relação ao material não deslignificado e em 102 % em relação ao material deslignificado com o dobro de NaOH.
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Efeitos do teor de lignina na sacarificação e fermentação simultânea do bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanolSoares, Mariana de Lucena 04 September 2013 (has links)
Submitted by Eduardo Barros de Almeida Silva (eduardo.philippe@ufpe.br) on 2015-04-17T14:19:33Z
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Previous issue date: 2013-09-04 / CNPq / O bagaço de cana-de-açúcar compreende um dos principais resíduos agroindustriais produzidos no Brasil, e que pode ser utilizado como matéria prima para produção de etanol. Devido a sua natureza heterogênea, pré-tratamentos tem sido propostos para desestruturar a biomassa lignocelulósica e assim maximizar a eficiência da etapa de hidrólise enzimática para obtenção de açúcares fermentescíveis. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento de deslignificação alcalina na sacarificação e fermentação simultânea (SSF) de bagaço de cana-de-açúcar, pré-tratado por explosão a vapor, para produção de etanol. Foram utilizados materiais não deslignificados (ND) e deslignificados com 0,5 e 1 % de NaOH (D 0,5 % e D 1 %). As SSF em batelada foram conduzidas em erlenmeyers de 250 mL, com 8 g de bagaço, 100 mL de tampão citrato de sódio (pH 4,8) e preparações comerciais de celulases e β-glicosidase, 10 FPU/g de celulose e 5% v/v, respectivamente. Inicialmente foi realizada uma etapa de pré-sacarificação a 50ºC e 150 rpm durante 6 horas, e logo após este período, a temperatura e a agitação foram reduzidas para 37°C e 80 rpm respectivamente, em que foi inoculada uma suspensão de S. cerevisiae UFPEDA 1238. Para aumentar a produção de etanol também foi realizada uma batelada alimentada iniciando-se com 8 g de bagaço e adicionando-se 1 g a cada 24 horas até 120 horas. A etapa de deslignificação alcalina seguida do pré-tratamento por explosão a vapor contribuiu para a remoção de 52 % e 77 % da lignina para o material D 0,5 % e D 1 %, respectivamente. O material D 0,5 % apresentou valores de conversão de celulose em etanol não significativamente diferentes daqueles obtidos com o material D 1 %. A redução do teor de lignina alcançado na deslignificação com 0,5 % de NaOH, associada à SSF em batelada alimentada, permitiu o aumento da produção de etanol em 700 % em relação ao material não deslignificado e em 102 % em relação ao material deslignificado com o dobro de NaOH.
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Využití odpadního papíru na mikrobiální produkci celuláz / The employment of waste paper to microbial production of cellulasesPeterek, Miroslav January 2012 (has links)
Study of the employment of waste paper to microbial production of cellulase was carried out using Aspergillus niger cultivation on carbon sources that have been waste office paper and cardboard, humidified by no – carbon medium or distiled water. Cultivation took place in the SSF way in Erlenmeyer flasks and columns. Concentration of extracellular proteins, cellulase and protease activity for selected samples were monitored. It was found that the most advantageous method of cultivation in terms of cellulase activity production is the cultivation in the column washing by no – carbon medium in three day intervals.
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PROSPECÇÃO, SELEÇÃO E APLICAÇÃO DE BACTÉRIAS PROVENIENTES DE MANDIOCA (Manihot esculenta) NA PRODUÇÃO DE ETANOL POR SACARIFICAÇÃO E FERMENTAÇÃO SIMULTÂNEAS DE MANIPUEIRA COM Saccharomyces cerevisaeSantos, Pamera da Silva 16 February 2017 (has links)
Submitted by Hiolanda Rêgo (hiolandarego@gmail.com) on 2017-10-25T14:07:55Z
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Dissertação_ICS_ Pamera da Silva Santos.pdf: 1687170 bytes, checksum: 2f932e7e6cb080840bc890e5f6cb51aa (MD5) / CNPQ;FAPESB / A utilização de resíduos agroindustriais para obtenção de bioprodutos tornou-se uma prática cada vez mais valorizada, uma vez que além de agregar valor a uma matéria–prima subutilizada, também colabora com a prevenção de problemas ambientais associados à disposição dos mesmos no meio ambiente. A manipueira, resíduo líquido extraído da mandioca quando ela é prensada no processo de fabricação da farinha e altamente tóxico por conter alta concentração de ácido cianídrico em sua composição, pode ser aproveitada como matéria-prima amilácea para a obtenção de etanol de 2ª geração. Na produção de etanol a partir de manipueira é necessário o processo de hidrólise e sacarificação do amido presente, pois este carboidrato não é diretamente fermentável pela levedura necessitando de uma hidrólise prévia de suas cadeias, sendo fundamental o papel de algumas enzimas neste processo, como as amilases. O processo de sacarificação simultânea à fermentação (SSF) se constitui como uma possibilidade para a obtenção de etanol a partir de amiláceos, uma vez que apresenta uma série de vantagens em relação aos processos realizados separadamente, como: menor complexidade e custo do processo, além de minimização dos riscos de contaminação e maiores rendimentos de hidrólise. Desta forma, este trabalho objetiva a seleção de bactérias amilolíticas que sejam capazes de crescer em condições de microaerofilia para que sejam testadas em processo de sacarificação e fermentação concomitantes da manipueira para produção de etanol. Dezoito morfotipos bacterianos foram isolados usando meio mínimo amido 1% ( MMA 1%) como substrato, dos quais quatro morfotipos mostraram-se eficientes na produção de amilases em meio sólido, uma vez que apresentaram Índice Enzimático (IE) maior que 2. Entretanto, apenas um morfotipo apresentou eficiência na degradação de amido em meio líquido, sendo esta cepa identificada como pertencente ao gênero Arthrobacter, a qual foi testada na produção de etanol por sacarificação e fermentação concomitantes da manipueira, mostrando-se como uma cepa promissora no processo de sacarificação do amido presente na mandioca.
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Produção de etanol em biomassa de capim-elefante por Kluyveromyces marxianus CCT 7735 / Ethanol production in biomass of elephant grass by Kluyveromyces marxianus CCT 7735Campos, Breno Barcellos 27 July 2015 (has links)
Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-09-05T14:10:40Z
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Previous issue date: 2015-07-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O capim-elefante é uma gramínea de elevada produtividade, que apresenta grande potencial para ser utilizado como biomassa lignocelulósica para a produção de etanol de segunda geração. A levedura Kluyveromyces marxianus vem se destacando na produção de etanol celulósico em processos de sacarificação e fermentação simultâneas (SSF) por ser termotolerante, além de produzir outros metabólitos de interesse industrial. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estabelecer as condições ótimas de produção de etanol por Kluyveromyces marxianus CCT 7735 por meio do processo SSF. O capim- elefante foi pré-tratado com ácido diluído e com solução alcalina e, em seguida, o resíduo celulósico obtido foi submetido a uma pré-sacarificação durante 72 horas, seguido por 120 horas de SSF. Foram avaliados o efeito de cinco variáveis: temperatura, pH, agitação, concentrações de enzimas e de resíduo celulósico de capim-elefante (biomassa) durante 120 horas de SSF. Os resultados mostraram que a levedura termotolerante K. marxianus CCT 7735 produziu etanol nos tratamentos realizados a 45 °C, temperatura próxima à ótima para a atividade das enzimas celulolíticas. A concentração de biomassa, temperatura e concentração do complexo enzimático tiveram efeito significativo (p valor < 0,05) no processo. A maior concentração de etanol, 45,3 g/L foi obtida com base nas condições sugeridas pelo modelo estatístico proposto. Essas condições foram temperatura de 38 °C, 16% (p/v) de resíduo celulósico de capim- elefante, 22,5 FPU do complexo enzimático Celluclast ® 1.5L/g de resíduo celulósico, agitação de 50 rpm e valor de pH de 4,8. / The elephant grass is a grass high productivity that has great potential to be used as lignocellulosic biomass for second generation ethanol. The yeast Kluyveromyces marxianus has been outstanding in the production of cellulosic ethanol in simultaneous saccharification and fermentation process (SSF) to be thermotolerant, as well as producing other metabolites of industrial interest. In this context, the aim of this study was to establish the optimal conditions of ethanol production by Kluyveromyces marxianus CCT 7735 through the SSF process. The elephant grass was pretreated with dilute acid and alkaline solution, then, the obtained cellulosic residue was subjected to a pre-saccharification for 72 hours, followed by 120 hours of SSF. We evaluated the effect of five variables: temperature, pH, agitation, concentrations of enzymes and cellulosic residue of elephant grass (biomass) for 120 hours of SSF. The results showed that the thermotolerant yeast K. marxianus CCT 7735 produced ethanol in the treatments performed at 45 °C, the optimum temperature for the activity of cellulolytic enzymes. The biomass concentration, temperature and concentration of enzyme complex had a significant effect (p-value < 0.05) in the process. The highest concentration of ethanol, 45.3 g/L was obtained based on the conditions suggested by the statistical model proposed. These conditions were temperature 38 °C, 16% (w/v) cellulose residue elephant grass, 22.5 FPU enzyme complex Celluclast ® 1.5L/g cellulose residue, agitation of 50 rpm, and pH of 4.8.
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Enzymatická hydrolýza odpadní lepenky s využitím metody SSF - zdroj suroviny pro výrobu kapalných biopaliv. / Enzymatic hydrolysis of waste cardboard using the SSF method - a source of raw materials for the production of liquid biofuels.Hlaváček, Viliam January 2013 (has links)
This master’s thesis discusses the useof enzymatic hydrolysis process of waste cardboard using simultaneous saccharification and fermentation (SSF) as a source of raw materials for production of liquid biofuels. This thesis is based on theses written by Ing. Brummer and Ing.Lepař.Thus, results gained in these works have been used and also further developed. The theoretical part summarizes the reasons for further development of SSF method and discusses, as well, the achievements reached in the processing of lignocellulosic waste materials by the SSF method so far.This section also discusses the general characteristics of lignocellulosic materials and also of the cellulolytic enzymes. It focusses also on individual pretreatment methods of lignocellulosic material and options of increasing the yield of the whole process. The experimental part verifies the particular results reached in previous theses and at the same time a further optimization of the method has been carried out because of the transfer of the whole process into a fermenter. Cardboard was set as the substrate for the experiments as it was evaluated by Ing. Brummer as the best one for enzymatic hydrolysis which was carried out by enzymes from Novozymes®. Parameters such as temperature, pH and kind of used buffer, the loading concentration of substrate and enzymes, were set according to the thesis of Ing. Lepař, which was aimed to their optimization. The SSF process done in fermenter of 2.0 l volume confirmed the previous results and furthermore it has been more effective through optimization of the added inoculum volume. It has been confirmed that the best substrate is cardboard finely grinded by vibrating mill. Also experiments with added nutrients had been done as an effort to increase the ethanol concentration, but these haven’t resulted insatisfying results. The maximal concentration of ethanol was 23,49 g/l, which was achieved after further optimization of various conditions. This result equals to experimental yield of 84,79 %.
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Optimalizace bioprodukce ethanolu z odpadních materiálů metodou SSF / Optimization of ethanol bioproduction from waste materials using SSF methodFilová, Dagmar January 2015 (has links)
Presented diploma thesis is dealing with the problematics of fuel ethanol production. Relevant basic terminology is explained in the theoretical part, methods of lignocellulose pre-treatments and their conversion to bioethanol are introduced. Attetion is also given to microorganisms used for bioethanol production on industrial scale, as well as analytical instrumental techniques for glucose and ethanol detection. In experimental part, we are focusing on substrate composition analysis – contents of dry matter, cellulose and ash was investigated. Waste paper was chosen as substrate, as it does not find any other use beside recycling these days. Chosen production microorganism, that conversts sugars into etanol was the unknown strain of Saccharomyces cerevisiae. Primal substrate pre-treatment – removal of rigid parts was performed in several physical and physical – chemical ways. Substrate with such pre-treatment was ready for enzymatic hydrolysis, during which monomers from polymer matrix were formed. Ethanol was produced using method of simultaneous saccharification and fermentation, when enzymatic hydrolysis and fermentation take place at the same time and the same container.
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Produção biotecnológica de etanol a partir das frações celulósica e hemicelulósica do bagaço de sorgo sacarino / Biotechnology for production of ethanol from fraction of cellulosic and hemicellulosic sweet sorghumCamargo, Danielle 12 February 2016 (has links)
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Previous issue date: 2016-02-12 / Ethanol is considered a promising alternative to fossil fuels and causes less environmental
impact, which implies an increase in the consumption of biofuel. To meet this demand,
research has been conducted with alternative raw materials to complement the production of
first generation ethanol. In Brazil, sweet sorghum is being studied for the expansion of
sugarcane industry due to its rapid growth and the possibility of cultivating it during the
season-cropping of sugarcane. However, during processing of sweet sorghum for ethanol
production, generation of bagasse occurs, a material composed primarily of cellulose and
hemicellulose, which can be considered a potential source of feedstock for bioprocesses.
Therefore, the purpose of this study was the use of the sugars from the hemicellulose and
the cellulosic fractions of the sweet sorghum bagasse, for the production of second
generation ethanol by pentoses and hexoses fermentation yeasts, respectively. After
chemical characterization of sorghum bagasse of six cultivars, they were subjected to mild
acid hydrolysis with variations in temperature (111; 115 °C and 121), time (40, 50, and 60
min) and concentration of sulfuric acid (075; 1.25 and 1.75% w/v) using a central composite
design (DCC) and response surface to find the condition that is conducive to high
concentrations of sugars and less toxic compounds in the hemicellulosic hydrolysate. After
the hydrolysate was concentrated and detoxified, it was submitted to fermentation by the
yeast Schefferosomyces stipitis in a bioreactor at 30 °C, with kLa 4.9 h-1, pH 5.5 and volume
of 4.5 liters. The solid biomass (cellulignin) that resulted from the acid treatment was
submitted to evaluation of the percentage of cellulose, hemicellulose and lignin and then to
studies with variation in the concentration of NaOH (1; 2.5 to 4%) and time (20, 40 and 60
min). After the treatment with the best condition of removal of lignin, cellulosic biomass was
subjected to enzymatic hydrolysis with variation in the concentration of cellulase NS22086
(15, 20 and 25 FPU/g) and β-glucosidase NS22118 (1/3 to 2/3) and temperature of 38; 41 to
44 °C, in order to obtain the best saccharification rates and high glucose concentrations. The
production of ethanol from the cellulosic fraction was then carried out with Kluyveromyces
marxianus, during simultaneous saccharification and fermentation (SSF) at three different
temperatures (38, 41 and 44 °C) for fermentation. The chemical composition between
different varieties studied was similar and varied from 22-26% of lignin, from 30-32% of
hemicellulose and 32-37% of cellulose. In the study of the hydrolysis conditions of
hemicellulose, it was found that the acid concentration was the most important factor, and
the condition that resulted in the highest concentration of sugars (14.22 g/L xylose and 2.42
g/L glucose) was 1.75% H2SO4, 40 minutes and 121 °C. This same condition showed low
quantities of toxic compounds (1.34 g/L of acetic acid, 0.90 g/L of phenol; 124.54 mg/L of
hydroxymethylfurfural and 978 mg/L furfural). The production of ethanol by S. stiptis in the
hemicellulosic hydrolysate resulted in a concentration of 22 g/L ethanol, Yp/s of 0.40 g/g; Yx/s
0.28 g/g and Qp of 0.34 g/L.h-1. For the study of cellulignin delignification it was found that
2.5% NaOH for 60 minutes was the best condition for the removal of lignin (68%). During the
enzymatic hydrolysis of the cellulosic portion, it was verified that the increase of cellulase
from15 to 25 FPU/g resulted in higher concentration of glucose. In addition, the increase of
β-glucosidase also resulted in the largest amount of glucose in a shorter time. The
temperature also increased and accelerated the process of saccharification of cellulose. The
simultaneous saccharification fermentation with K. marxianus was shown to be affected by
the temperature studied, and the maximum ethanol concentration was reached (9.41 g/L)
after 72 hours at 41 °C. With these results, it was possible to consider that the bagasse of
sweet sorghum is a promising material in the field of second generation ethanol production
both from hemicellulose and cellulose. / O etanol é considerado uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, o que implica
no aumento do consumo deste biocombustível. Para suprir essa demanda, pesquisas têm
sido realizadas com matérias primas alternativas para complementar a produção de etanol
de primeira geração. No Brasil, o sorgo sacarino está sendo estudado para ampliação do
setor sucroenergético por ter crescimento rápido e possibilidade de cultivo na entressafra da
cana-de-açúcar. Porém, durante o processamento do sorgo sacarino ocorre a geração do
bagaço como material excedente, que é constituído principalmente por celulose e
hemicelulose, e que pode ser considerado matéria-prima em potencial para bioprocessos.
Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar o aproveitamento dos açúcares das frações
hemicelulósica e celulósica do bagaço de sorgo sacarino para produção de etanol de
segunda geração por leveduras fermentadoras de pentoses e hexoses, respectivamente.
Após a caracterização química do bagaço de sorgo, este foi avaliado através de estudo de
delineamento composto central (DCC) e superfície de resposta à hidrólise ácida branda com
variações na temperatura (111; 115 e 121 °C), tempo (40; 50 e 60 min) e concentração de
ácido sulfúrico (0,75; 1,25 e 1,75% m/v) a fim de encontrar a condição que propiciasse altas
concentrações de açúcares e menores de compostos tóxicos no hidrolisado hemicelulósico.
Após o hidrolisado ser concentrado e destoxificado, seguiu para fermentação pela levedura
Schefferosomyces stipitis em biorreator a 30 °C, com kLa de 4,9 h-1, pH 5,5 e volume de 4,5
litros. A biomassa sólida (celulignina) resultante do tratamento ácido foi submetida à
avaliação da porcentagem de celulose, hemicelulose e lignina e seguiu para estudo da
deslignificação com variação na concentração de NaOH (1; 2,5 e 4%) e tempo (20, 40 e 60
min). Após tratamento com a melhor condição de remoção da lignina, a biomassa foi
submetida à hidrólise enzimática com variação na concentração de celulase NS22086 (15;
20 e 25 FPU/g) e de β-glicosidase NS22118 (1/3 a 2/3) e temperatura (38; 41 e 44 °C), a fim
de obter as melhores taxas de sacarificação e altas concentrações de glicose. A produção
de etanol a partir da fração celulósica foi então realizada com Kluyveromyces marxianus
durante sacarificação simultânea à fermentação (SSF) em três diferentes temperaturas (38;
41 e 44 °C) de incubação. A composição química do bagaço variou entre 22-26% de lignina,
30-32% de hemicelulose e 32-37% de celulose. A concentração de ácido sulfúrico foi o fator
que teve maior influência na formação de açúcares e hidrólise da hemicelulose e a condição
que resultou na maior concentração de açúcares (14,22 g/L de xilose e 2,42 g/L de glicose)
foi 1,75% de H2SO4, 40 minutos a 121 °C. Essa mesma condição apresentou baixas
quantidades de compostos tóxicos (1,34 g/L de ácido acético, 0,90 g/L de fenólicos; 124,54
mg/L de hidroximetilfurfural e 978 mg/L de furfural). A produção de etanol por S. stiptis no
hidrolisado hemicelulósico resultou em uma concentração de 22 g/L de etanol, Yp/s de 0,40
g/g; Yx/s de 0,28 g/g e Qp de 0,34 g/L.h-1. No estudo de deslignificação da celulignina foi
verificado que 2,5% de NaOH, 121 0C por 60 minutos foi a melhor condição na remoção de
lignina (68%). Durante a hidrólise enzimática da porção celulósica foi verificado que o
aumento da concentração da celulase de 15 para 25 FPU/g resultou na maior concentração
de glicose. Além disso, o aumento da β-glicosidase diminui o tempo de hidrólise e o
aumento da temperatura favoreceu o processo de sacarificação da celulose. A sacarificação
simultânea à fermentação com K. marxianus demonstrou ser afetada pela temperatura
estudada e a máxima concentração de etanol foi alcançada (9,41 g/L) com 72 horas a 41 °C.
Com esses resultados, é possível considerar que o bagaço do sorgo sacarino é uma matéria
prima promissora na produção de etanol de segunda geração tanto a partir da hemicelulose
como de celulose.
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Produção biotecnológica de etanol a partir das frações celulósica e hemicelulósica do bagaço de sorgo sacarino / Biotechnology for production of ethanol from fraction of cellulosic and hemicellulosic sweet sorghumCamargo, Danielle 12 February 2016 (has links)
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Previous issue date: 2016-02-12 / Ethanol is considered a promising alternative to fossil fuels and causes less environmental
impact, which implies an increase in the consumption of biofuel. To meet this demand,
research has been conducted with alternative raw materials to complement the production of
first generation ethanol. In Brazil, sweet sorghum is being studied for the expansion of
sugarcane industry due to its rapid growth and the possibility of cultivating it during the
season-cropping of sugarcane. However, during processing of sweet sorghum for ethanol
production, generation of bagasse occurs, a material composed primarily of cellulose and
hemicellulose, which can be considered a potential source of feedstock for bioprocesses.
Therefore, the purpose of this study was the use of the sugars from the hemicellulose and
the cellulosic fractions of the sweet sorghum bagasse, for the production of second
generation ethanol by pentoses and hexoses fermentation yeasts, respectively. After
chemical characterization of sorghum bagasse of six cultivars, they were subjected to mild
acid hydrolysis with variations in temperature (111; 115 °C and 121), time (40, 50, and 60
min) and concentration of sulfuric acid (075; 1.25 and 1.75% w/v) using a central composite
design (DCC) and response surface to find the condition that is conducive to high
concentrations of sugars and less toxic compounds in the hemicellulosic hydrolysate. After
the hydrolysate was concentrated and detoxified, it was submitted to fermentation by the
yeast Schefferosomyces stipitis in a bioreactor at 30 °C, with kLa 4.9 h-1, pH 5.5 and volume
of 4.5 liters. The solid biomass (cellulignin) that resulted from the acid treatment was
submitted to evaluation of the percentage of cellulose, hemicellulose and lignin and then to
studies with variation in the concentration of NaOH (1; 2.5 to 4%) and time (20, 40 and 60
min). After the treatment with the best condition of removal of lignin, cellulosic biomass was
subjected to enzymatic hydrolysis with variation in the concentration of cellulase NS22086
(15, 20 and 25 FPU/g) and β-glucosidase NS22118 (1/3 to 2/3) and temperature of 38; 41 to
44 °C, in order to obtain the best saccharification rates and high glucose concentrations. The
production of ethanol from the cellulosic fraction was then carried out with Kluyveromyces
marxianus, during simultaneous saccharification and fermentation (SSF) at three different
temperatures (38, 41 and 44 °C) for fermentation. The chemical composition between
different varieties studied was similar and varied from 22-26% of lignin, from 30-32% of
hemicellulose and 32-37% of cellulose. In the study of the hydrolysis conditions of
hemicellulose, it was found that the acid concentration was the most important factor, and
the condition that resulted in the highest concentration of sugars (14.22 g/L xylose and 2.42
g/L glucose) was 1.75% H2SO4, 40 minutes and 121 °C. This same condition showed low
quantities of toxic compounds (1.34 g/L of acetic acid, 0.90 g/L of phenol; 124.54 mg/L of
hydroxymethylfurfural and 978 mg/L furfural). The production of ethanol by S. stiptis in the
hemicellulosic hydrolysate resulted in a concentration of 22 g/L ethanol, Yp/s of 0.40 g/g; Yx/s
0.28 g/g and Qp of 0.34 g/L.h-1. For the study of cellulignin delignification it was found that
2.5% NaOH for 60 minutes was the best condition for the removal of lignin (68%). During the
enzymatic hydrolysis of the cellulosic portion, it was verified that the increase of cellulase
from15 to 25 FPU/g resulted in higher concentration of glucose. In addition, the increase of
β-glucosidase also resulted in the largest amount of glucose in a shorter time. The
temperature also increased and accelerated the process of saccharification of cellulose. The
simultaneous saccharification fermentation with K. marxianus was shown to be affected by
the temperature studied, and the maximum ethanol concentration was reached (9.41 g/L)
after 72 hours at 41 °C. With these results, it was possible to consider that the bagasse of
sweet sorghum is a promising material in the field of second generation ethanol production
both from hemicellulose and cellulose. / O etanol é considerado uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, o que implica
no aumento do consumo deste biocombustível. Para suprir essa demanda, pesquisas têm
sido realizadas com matérias primas alternativas para complementar a produção de etanol
de primeira geração. No Brasil, o sorgo sacarino está sendo estudado para ampliação do
setor sucroenergético por ter crescimento rápido e possibilidade de cultivo na entressafra da
cana-de-açúcar. Porém, durante o processamento do sorgo sacarino ocorre a geração do
bagaço como material excedente, que é constituído principalmente por celulose e
hemicelulose, e que pode ser considerado matéria-prima em potencial para bioprocessos.
Portanto, o objetivo deste trabalho foi estudar o aproveitamento dos açúcares das frações
hemicelulósica e celulósica do bagaço de sorgo sacarino para produção de etanol de
segunda geração por leveduras fermentadoras de pentoses e hexoses, respectivamente.
Após a caracterização química do bagaço de sorgo, este foi avaliado através de estudo de
delineamento composto central (DCC) e superfície de resposta à hidrólise ácida branda com
variações na temperatura (111; 115 e 121 °C), tempo (40; 50 e 60 min) e concentração de
ácido sulfúrico (0,75; 1,25 e 1,75% m/v) a fim de encontrar a condição que propiciasse altas
concentrações de açúcares e menores de compostos tóxicos no hidrolisado hemicelulósico.
Após o hidrolisado ser concentrado e destoxificado, seguiu para fermentação pela levedura
Schefferosomyces stipitis em biorreator a 30 °C, com kLa de 4,9 h-1, pH 5,5 e volume de 4,5
litros. A biomassa sólida (celulignina) resultante do tratamento ácido foi submetida à
avaliação da porcentagem de celulose, hemicelulose e lignina e seguiu para estudo da
deslignificação com variação na concentração de NaOH (1; 2,5 e 4%) e tempo (20, 40 e 60
min). Após tratamento com a melhor condição de remoção da lignina, a biomassa foi
submetida à hidrólise enzimática com variação na concentração de celulase NS22086 (15;
20 e 25 FPU/g) e de β-glicosidase NS22118 (1/3 a 2/3) e temperatura (38; 41 e 44 °C), a fim
de obter as melhores taxas de sacarificação e altas concentrações de glicose. A produção
de etanol a partir da fração celulósica foi então realizada com Kluyveromyces marxianus
durante sacarificação simultânea à fermentação (SSF) em três diferentes temperaturas (38;
41 e 44 °C) de incubação. A composição química do bagaço variou entre 22-26% de lignina,
30-32% de hemicelulose e 32-37% de celulose. A concentração de ácido sulfúrico foi o fator
que teve maior influência na formação de açúcares e hidrólise da hemicelulose e a condição
que resultou na maior concentração de açúcares (14,22 g/L de xilose e 2,42 g/L de glicose)
foi 1,75% de H2SO4, 40 minutos a 121 °C. Essa mesma condição apresentou baixas
quantidades de compostos tóxicos (1,34 g/L de ácido acético, 0,90 g/L de fenólicos; 124,54
mg/L de hidroximetilfurfural e 978 mg/L de furfural). A produção de etanol por S. stiptis no
hidrolisado hemicelulósico resultou em uma concentração de 22 g/L de etanol, Yp/s de 0,40
g/g; Yx/s de 0,28 g/g e Qp de 0,34 g/L.h-1. No estudo de deslignificação da celulignina foi
verificado que 2,5% de NaOH, 121 0C por 60 minutos foi a melhor condição na remoção de
lignina (68%). Durante a hidrólise enzimática da porção celulósica foi verificado que o
aumento da concentração da celulase de 15 para 25 FPU/g resultou na maior concentração
de glicose. Além disso, o aumento da β-glicosidase diminui o tempo de hidrólise e o
aumento da temperatura favoreceu o processo de sacarificação da celulose. A sacarificação
simultânea à fermentação com K. marxianus demonstrou ser afetada pela temperatura
estudada e a máxima concentração de etanol foi alcançada (9,41 g/L) com 72 horas a 41 °C.
Com esses resultados, é possível considerar que o bagaço do sorgo sacarino é uma matéria
prima promissora na produção de etanol de segunda geração tanto a partir da hemicelulose
como de celulose.
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