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SHÂMIA BORBOREMA CABRAL - TESE PPGEP 2014..pdf: 2568406 bytes, checksum: 49c874b9a297e3b182edc28e1539bc52 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-24T16:38:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2014-07-07 / Capes / Atualmente, a matriz energética brasileira centraliza toda a sua produção de bioetanol a partir da cana-de-açúcar, no entanto, tendo em vista a vasta biodiversidade encontrada em seu território, o Brasil dispõe de uma grande variedade de resíduos agrícolas e agroindustriais cujo bioprocessamento para a produção de bioetanol desperta um grande interesse econômico e social. Nesse contexto, a presente pesquisa teve como objetivo estudar o aproveitamento de sementes de jaca (resíduo) como fonte de amido para a produção de bioetanol. Visando à máxima remoção do amido presente nas sementes de jaca, as mesmas foram submetidas a etapas de extração e purificação. Parâmetros físico-químicos foram determinados tanto para as sementes quanto para o amido extraído das sementes de jaca. O material amiláceo obtido foi, então, submetido a tratamentos hidrolíticos, empregando os ácidos sulfúrico e fosfórico como catalisadores, seguindo um planejamento fatorial completo 23 com três pontos centrais. Foram definidas como variáveis independentes, a temperatura (80, 100 e 120 °C), o tempo de reação (30, 60 e 90 min.) e a concentração do ácido (1, 3 e 5%), e como variáveis dependentes, as concentrações de glicose e hidroximetilfurfural (g.L1 ) presentes nos licores hidrolisados. A fim de observar e avaliar o efeito dos tratamentos ácidos, realizados nas condições otimizadas de operação, sobre a superfície dos grânulos do amido extraído de sementes de jaca, a técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi empregada. Os licores hidrolisados pelos ácidos sulfúrico e fosfórico, obtidos nas condições otimizadas de operação, foram submetidos a ensaios fermentativos em uma câmara incubadora com agitação orbital a 160 rpm, sob temperatura controlada de 32 ºC, empregando como microrganismo, a levedura industrial Saccharomyces cerevisiae Y904, e como nutrientes, o composto nutricional industrial Nitrofós. O material amiláceo extraído das sementes de jaca apresentou elevado teor de amido (85,5%). Maiores concentrações de glicose, 32,98 e 31,23 g.L-1 para os tratamentos hidrolíticos com os ácidos sulfúrico e fosfórico, respectivamente, concomitantemente, com concentrações de hidroximetilfurfural (HMF) que não inibissem o processo fermentativo, 0,53 e 0,08 g.L-1 para os tratamentos com
os ácidos sulfúrico e fosfórico, respectivamente, foram encontradas no ensaio executado nas condições mais severas estabelecidas para a matriz de planejamento, sendo elas: 120 °C, concentração do ácido a 5% e 90 min. de reação. O tratamento hidrolítico do amido conduzido com o ácido sulfúrico apresentou maior eficiência de hidrólise (70,13%) quando comparada a eficiência alcançada pelo tratamento empregando-se o ácido fosfórico (66,41%). As micrografias revelaram os aspectos morfológicos característicos dos grânulos de amido de sementes de jaca, constatando-se formatos, predominantemente, elipsoides e hemisféricos, e tamanhos variando de 4 a 9 μm, bem como suas modificações estruturais causadas pela ação dos ácidos durante os tratamentos hidrolíticos. Os ensaios fermentativos realizados com os licores hidrolisados pelos ácidos sulfúrico e fosfórico apresentaram eficiências de fermentação de 97,85 e 95,89%, respectivamente, indicando, portanto, que a levedura foi capaz de metabolizar, praticamente, todo o substrato limitante (glicose) presente nos licores em etanol. Considerando os resultados obtidos em todas as etapas realizadas durante a presente pesquisa, conclui-se que o amido extraído de sementes de jaca apresentou-se como uma matéria-prima promissora para a produção de bioetanol. / Currently, the Brazilian energy matrix centralizes all their production of bioethanol from
sugar cane, however, in view of the vast biodiversity found in its territory, Brazil has a wide
variety of agricultural and agro-industrial waste whose bioprocessing for bioethanol
production arouses a great economic and social interest. In this context, the present research
was to study the use of jackfruit seeds (residue) as a source of starch for the production of
bioethanol. For ultimate removal of this starch in jackfruit seeds, they were subjected to
extraction and purification steps. Physical and chemical parameters were determined for both
the seeds and the starch extracted from jackfruit seeds. The starch material obtained was then
subjected to hydrolytic treatments using sulfuric and phosphoric acids as catalysts, following
a full 23 factorial design with three central points. We defined as independent variables the
temperature (80, 100, 120 °C), the reaction time (30, 60 and 90 min.) and the concentration
of the acid (1, 3 and 5%), the dependent variables were the glucose concentrations and
hydroxymethylfurfural (g.L-1) present in the hydrolyzed liquor. In order to observe and
evaluate the effect of acid treatments, based on the optimized operating conditions on the
surface of starch granules extracted from jackfruit seeds, scanning electron microscopy
technique (SEM) was used. The liquors hydrolyzed by sulfuric and phosphoric acids,
obtained in the optimized operating conditions, underwent fermentation trials in a dry
incubator with orbital shaking at 160 rpm, under controlled temperature of 32 °C, using
industrial yeast Saccharomyces cerevisiae Y904 as microorganism, and the industrial
nutritional compound Nitrophós as nutrients. The starch material extracted from jackfruit
seeds showed high starch content (85.5%). We found higher concentrations of glucose, 32.98
and 31.23 g.L-1 to hydrolytic treatment with sulfuric and phosphoric acids respectively,
concurrently, with concentrations of hydroxymethylfurfural (HMF) which would not inhibit
the fermentative process, 0.53 and 0, 08 g.L-1 for treatment with sulfuric and phosphoric
acids, respectively. These were found in the test run under the most severe conditions
attached to the planning matrix, namely, 120 °C, 5% acid concentration and 90 min.
reaction. The hydrolytic treatment of starch conducted with sulfuric acid hydrolysis showed
higher efficiency (70.13%) compared to treatment efficiency achieved by employing
phosphoric acid (66.41%). The micrographs revealed the characteristic morphology of
jackfruit seed starch granules, confirming hemisphere and ellipsoid formats, and sizes
ranging from 4 to 9 μm, as well as its structural modifications caused by the action of acid
during the hydrolytic treatment . The fermentation trials with liquors hydrolyzed by sulfuric
and phosphoric acids showed fermentation efficiencies of 97.85 and 95.89%, respectively,
thus indicating that the yeast was capable of metabolizing substantially all the limiting
substrate (glucose) present in liquors from ethanol. Considering the results obtained in all
steps undertaken during this research, it is concluded that the extracted starch jackfruit seeds
appeared as a promising raw material for the production of bioethanol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/475 |
| Date | 24 April 2018 |
| Creators | CABRAL, Shâmia Borborema. |
| Contributors | DUARTE, Maria elita Martins., ROCHA, Ana Paula Trindade., ARAÚJO, Gilmar Trindade de., CAVALCANTI, Mário Eduardo R. M., GOUVEIA, Deyzi Santos. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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