Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O Ãcido lÃtico à um composto com diversas aplicaÃÃes industriais, dos quais as indÃstrias quÃmica, farmacÃutica, de alimentos, de polÃmeros, tÃxtil e de curtume podem ser citadas alÃm de ser reconhecido como seguro pela Food and Drug Administration (FDA). Tem se tornado um importante monÃmero na indÃstria de plÃsticos, sendo polimerizado em plÃstico biodegradÃvel. Pode ser obtido industrialmente atravÃs de sÃntese quÃmica ou processo fermentativo. No entanto, à mais comumente produzido via processo fermentativo atravÃs de matÃrias-primas renovÃveis e resÃduos da agroindÃstria. O pedÃnculo do caju possui um alto valor nutricional em termos de vitaminas, sais minerais e aÃÃcares e estima-se que 88% de sua produÃÃo seja perdida devido sua alta perecibilidade sendo, portanto, um substrato em potencial para processos fermentativos. O objetivo deste trabalho foi a otimizaÃÃo da produÃÃo de Ãcido lÃtico via fermentaÃÃo submersa em meio contendo suco de caju clarificado como substrato utilizando o Lactobacillus casei NRRL B-442. A partir de dados experimentais sobre temperatura, pH, concentraÃÃes de substrato e sulfato de amÃnia inicial, foi realizado um estudo cinÃtico variando concentraÃÃes de substrato inicial de 20 a 60 g/L e mantendo a proporÃÃo ideal de 12% de sulfato de amÃnio em relaÃÃo aos aÃÃcares redutores totais iniciais. Os ensaios foram realizados em reator batelada CSTR de 1,0 L com 0,5 L de meio reacional. A temperatura foi de 37ÂC e o pH foi ajustado para 6,5 sendo controlado durante o processo. A partir dos dados experimentais, um modelo fenomenolÃgico foi desenvolvido e um programa computacional foi criado utilizando Linguagem Fortran 90. O modelo foi validado estatisticamente segundo o valor de F de Fisher. Com o modelo representativo do sistema, foi possÃvel realizar otimizaÃÃes em batelada e batelada alimentada para a fermentaÃÃo lÃtica. Os processos em batelada e batelada alimentada foram comparados entre si levando em consideraÃÃo a eficiÃncia final, a produÃÃo de Ãcido lÃtico e os custos com matÃria-prima e reagentes utilizados comparando com os custos de venda final do Ãcido lÃtico no mercado. Para a otimizaÃÃo em batelada, pÃde-se verificar que a fermentaÃÃo que apresentou melhores resultados foi a que partiu de um inÃculo com 0,3 g/L e concentraÃÃo de aÃÃcares redutores totais iniciais de 50 g/L finalizando o processo com 39,31 g/L de Ãcido lÃtico e apresentando uma eficiÃncia de 72,2%. Em relaÃÃo ao processo em batelada alimentada, conclui-se que a simulaÃÃo que apresentou melhores resultados foi a que partiu de um inÃculo de 0,3 g/L com 40 g/L de aÃÃcares redutores totais iniciais, uma vazÃo de 3 L/h e uma concentraÃÃo de suco de caju clarificado concentrado alimentado de 200 g/L obtendo 38,0 g/L de Ãcido lÃtico e uma eficiÃncia de 63,8%. Portanto, para a fermentaÃÃo lÃtica utilizando o Lactobacillus casei NRRL B-442 tendo o suco e caju clarificado como substrato, o processo em batelada foi o mais vantajoso / Lactic acid is a compound that has several industrial applications in the chemical, pharmaceutical, food, polymer, textile and tanning industries. In addition, lactic acid has being recognized as safe by the Food and Drug Administration (FDA). Lactic acid has become an important monomer in the plastic industry where it has been polymerized into biodegradable plastics. It can be obtained industrially by chemical synthesis or fermentation process. It is most commonly produced by fermentation process using raw materials and waste materials of agricultural source. Cashew apple has a high nutritional value in terms of vitamins, minerals and sugars and it is estimated that 88% of its production is lost due the high spoilage, thus it has great potential as substrate in fermentative processes. This work aimed to optimize lactic acid production by submerged fermentation in a medium containing clarified cashew apple juice as substrate using the Lactobacillus casei NRRL B-442. From available information in the literature regarding temperature, pH, initial concentrations of substrate and initial ammonium sulfate, a kinetic study was carried out changing the initial concentration of substrate from 20 to 60 g/L and maintaining the ideal ratio of 12% of ammonium sulfate in relation of the initial total reducing sugars. The experiments were carried out in a batch reactor of 1.0 L with 0.5 L of reaction medium. The temperature was set at 37 ÂC and the pH was adjusted to 6.5 and controlled during the process. From the experimental data, a phenomenological model was developed and a computer program was built in Fortran 90. The mathematical model was statistically validated according to the F value of the Fisher test. With the representative model of the reaction system, it was possible to accomplish optimizations in batch and fed-batch fermentation for lactic acid production. The results in batch and fed-batch were compared, in relation to the final efficiency of the system, lactic acid production and costs of raw materials and reagents, with the costs of the final price of the lactic acid in the market. For the optimization in batch reaction, it was found that the fermentation which had the best results was obtained from an inoculum of 0.3 g/L and a initial concentration of total reducing sugars of 50 g/L, resulting in the production of 39.31 g/L of lactic acid and an efficiency of 72.2%. Regarding the fed-batch process, the simulations showed that the best results was obtained from an inoculum of 0.3 g/L with 40 g/L of initial total reducing sugars, with a feed of clarified cashew apple juice at flow rate of 3 L/h and a concentration of 200 g/L, resulting in the production of 38.0 g/L of lactic acid concentration and an efficiency of 63.8%. Therefore, for lactic fermentation using Lactobacillus casei NRRL B-442 and the clarified cashew juice as substrate and the conditions studied in this work, the process in batch was the most advantageous
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:2951 |
| Date | 21 August 2009 |
| Creators | Alexandre de AraÃjo Guilherme |
| Contributors | Fabiano Andrà Narciso Fernandes, Sueli Rodrigues, Telma Teixeira Franco, Gustavo Adolfo Saavedra Pinto |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia QuÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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