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Previous issue date: 2009-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The first step of the present work was characterizing a dairy effluent in terms microbiological and physical-chemical used to obtain a microbial consortium for its biodegradation. Microbiological characterization was performed by total heterotrophic bacteria, filamentous fungi and yeasts count according to the official methodologies. Physical-chemical characterization was accomplished by content of protein, ash, lipids, carbohydrates, pH and chemical oxygen demand (COD). Microbial consortium was obtained in batch using a bioreactor containing 1,5L of dairy effluent, at 200 rpm, 1vvm, at 28 - 30oC. Cultivations were performed in duplicate for eleven days, being applied a pulse of 10% (v/v) of effluent on the seventh day of the experiment. Cellular growth kinetics, chemical oxygen demand concentration and lipolytic activity were determined. Initial concentrations of bacteria and fungi and yeasts were equal to 3x109CFU/mL and 8x104CFU/mL, respectively. Effluent presented a COD of 64.000mgO2/L, pH 5,0 and concentrations of 5g/100mL of carbohydrates, 0,8g/100mL of protein and 0,6g/100mL of lipids. Cultivations showed an increase on the bacteria concentration, reaching 1x1013CFU/mL after eight days, while filamentous fungi and yeast concentrations were inhibited. An reduction of COD concentration in the range of 47 to 63,5% was observed after eleven days of cultivation, demonstrating the potentiality of use of microbial consortium for effluent treatment. Qualitative assays showed the presence of the enzymes lipase, amylase, protease and cellulase in the metabolic extract of the microbial consortium. However, low values of lipolytic activity were obtained as compared to the commercial enzyme, being observed that activity decreases along time. In the second step of this study, was evaluated the enzymatic hydrolysis of floated material, obtained from the column flotation of a dairy industry, using the technique of experimental design. Initially, performance was evaluated by a commercial lipase (lipolase®), being investigated the effects of agitation and enzyme concentration on hydrolysis. A statistical analysis was performed considering the significance of effects to a confidence level of 95%. Higher enzyme concentrations in the range investigated (1 to 7%) maximize the hydrolysis of oils and fats in the floated material, and to agitation levels between 100 and 150rpm. In all experiments, fatty acids were released in rates near to 100% only after 4 hours of reaction. Moreover, rates of released fatty acids were greater than 92% in all the concentration range tested. An agitation of 150rpm was used in a second experimental design, evaluating the concentration of commercial enzyme associated with a microbial consortium. The kinetic monitoring of the process showed that the addition of the consortium did not influence in a positive manner the increase the content of free fatty acids. / A primeira etapa do presente trabalho consistiu em caracterizar um efluente lácteo industrial (soro de queijo) em termos microbiológicos e físico-químicos visando à obtenção de um consórcio de microrganismos para a sua biodegradação. Foram determinadas a contagem padrão de bactérias heterotróficas e a contagem de fungos filamentosos e leveduras de acordo com as metodologias oficiais, e a caracterização físico-química foi realizada em termos do teor de proteínas, cinzas, lipídios, carboidratos, pH e demanda química de oxigênio (DQO). O consórcio microbiano foi obtido em biorreator operando em batelada e contendo 1,5L do efluente, a 200rpm, aeração de 1vvm e temperatura de 28 - 30oC. Os cultivos foram realizados em duplicata durante onze dias, sendo realizado um pulso de 150mL do efluente (10% do volume útil do biorreator) no sétimo dia do cultivo. Foram obtidas concentrações iniciais de 3x109UFC/mL e 8x104UFC/mL para contagem total de bactérias e de fungos e leveduras, respectivamente. O efluente apresentou uma DQO inicial de 64.000mgO2/L, pH 5,0, e concentrações correspondentes a 5g/100mL de carboidratos, 0,8g/100 mL de proteínas e 0,6g/100 mL de lipídios. Os cultivos do efluente no biorreator demonstraram um aumento da concentração de bactérias ao longo do tempo, atingindo 1x1013UFC/mL após oito dias, enquanto que as concentrações de fungos filamentosos e de leveduras foram inibidas. Foi observada uma redução da DQO de 47 a 63,5% após 11 dias de cultivo, demonstrando a potencialidade da utilização do consórcio microbiano no tratamento do efluente. Ensaios qualitativos demonstraram a presença das enzimas: lipase, amilase, protease e celulase no extrato metabólito do consórcio microbiano. No entanto, foram obtidos baixos valores de atividade lipolítica quando comparados com a atividade da enzima comercial, sendo observado ainda que a atividade decresce ao longo do tempo. Na segunda etapa do trabalho foi avaliada a hidrólise enzimática de material flotado, obtido a partir do processo de flotação em coluna do efluente, utilizando a técnica de planejamento de experimentos. Inicialmente, foi avaliado o desempenho de uma lipase comercial (lipolase®), sendo investigados os efeitos da agitação e da concentração de enzima sobre a hidrólise. Foi realizada a análise estatística considerando os efeitos significativos para um nível de confiança de 95%. Concentrações maiores de enzima dentro da faixa investigada (1 a 7%) maximizam a hidrólise de óleos e gorduras do material flotado, bem como para níveis de agitação entre 100 e 150rpm. Em todos os experimentos houve a liberação de ácidos graxos no meio em percentuais próximos a 100% apenas após 4 horas de reação. Vale salientar ainda que percentuais de liberação de ácidos graxos superiores a 92% foram obtidos para toda a faixa de concentração testada. Uma agitação de 150rpm foi utilizada em um segundo planejamento experimental, avaliando-se a concentração da enzima comercial associada a um consórcio microbiano, sendo verificado que a adição do consórcio não influenciou de maneira positiva o aumento do teor de ácidos graxos livres no meio.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.unicap.br:tede/589 |
| Date | 31 March 2009 |
| Creators | Belo, Micheline Oliveira de Menezes |
| Contributors | Luna-finkler, Christine Lamenha, Sarubbo, Leonie Asfora, Pinheiro, Irapuan Oliveira |
| Publisher | Universidade Católica de Pernambuco, Mestrado em Desenvolvimento de Processos Ambientais, UNICAP, BR, Desenvolvimento de Processos Ambientais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UNICAP, instname:Universidade Católica de Pernambuco, instacron:UNICAP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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