Este trabalho teve por objetivo verificar a influência da agitação no cultivo em meio sólido, FES, quanto a crescimento microbiano, homogeneização do meio e remoção de calor. As correlações obtidas contribuem na definição de critérios para ampliação de escala da FES. O modelo adotado foi o cultivo do fungo Monascus sp. em arroz. Os experimentos foram conduzidos em reator tubular horizontal de 40 l, com agitação interna intermitente, camisa de resfriamento e vazão de ar de 2 l.min-1.Kgms-1. Os cultivos foram realizados com base num planejamento fatorial rotacional: 12 a 60 rotações das pás em 24 horas; 2 a 12 horas de intervalo entre os eventos de agitação. A intensidade do crescimento celular foi considerada com base no consumo de O2, produção de CO2 , concentrações de proteína e ergosterol. O consumo de O2 apresenta correlação de 81% com os padrões de agitação sendo que tanto o número de rotações quanto o intervalo entre os eventos de agitação influenciam negativamente o crescimento celular assim estimado. Por outro lado, a máxima velocidade de consumo de oxigênio, OUR, obtida por volta de 24 horas, em cultivos com menores intervalos entre os eventos de agitação, indica efeito positivo da agitação sobre a velocidade do crescimento de fungos em superfície, enquanto não ocorre compactação do meio de cultivo. Conclui-se, portanto, que a natureza do substrato empregado, arroz, cuja reologia é sensivelmente alterada pela agitação, contribuiu de modo deletério à respiração celular e que a adoção de reatores com agitação na FES, requer substrato com baixo teor de amido e elevado teor de fibras. As medidas de ergosterol apresentaram correlação de 85% com os padrões de agitação mostrando que o intervalo entre os eventos de agitação é o fator com maior impacto nesta resposta e os ensaios com maiores intervalos entre os eventos de agitação e maior número de voltas apresentaram concentrações aproximadamente dez vezes maiores de ergosterol em relação aos outros ensaios. Os coeficientes de variação de umidade em cinco pontos do reator representam a homogeneidade, pois relacionam-se com os padrões de agitação com correlação de 95%. / This investigation aimed to verify the influence of mixing microbial growth, medium homogenization and heat removal within a solid state fermentation (SSF) bioreactor. The correlations obtained will help to establish the scale-up criteria. The model system involved the cultivation of the fungi Monascus sp. on rice. The assays were performed in a 40 l bioreactor under internal intermittent mixing with a cooling jacket and an air flux of 2 l.min-1 kgdm-1. The cultivations followed a rotational factorial plan: 12 to 60 paddle revolutions in 24 hours; with an interval of 2 to 12 hours between mixing events. Cellular growth rate was estimated by O2 consumption, CO2 production, and protein and ergosterol concentrations. The O2 consumption showed an 81% correlation with the revolutions pattern, and both the number of revolutions and interval between mixing events, influenced cell growth negatively. The maximal oxygen consumption rate (OUR) was reached after about 24 hours in cultivations submitted to shorter intervals between mixing events which indicates a positive effect of shaking on the fungal growth rate on the particle surface, as long as no medium compaction occurs. Thus it was concluded that the kind of used substrate (rice), whose reology was perceptively modified by the mixing process, acted harmfully on microbial respiration. If mixing is to be used in SSF bioreactors, the substrate used should have a low starch content and a high fiber content Ergosterol content showed an 85% positive correlation with the revolution pattern, indicating that the interval between mixing events is the most important factor. Assays performed with longer intervals between mixing events and greater numbers of turns achieved about 10 times higher ergosterol concentration than the others. The coefficient of variation of the moisture at five sites of the reactor represents the homogeneity, since they are related to the revolution patterns by 95%.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-30112011-170623 |
| Date | 08 July 2010 |
| Creators | Mariana de Paula Eduardo |
| Contributors | Beatriz Vahan Kilikian, João Carlos Monteiro de Carvalho, David Alexander Mitchell, José Luís de Paiva, João Claudio Thomeo |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Química, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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