Secagem e resfriamento a vácuo de cogumelos comestíveis da espécie Pleurotus ostreatus DSM 1833

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos.Cogumelos do gênero Pleurotus são muito saborosos e são considerados uma boa opção de dieta devido ao seu elevado valor nutricional, sendo ricos em proteínas, fibras, carboidratos, vitaminas e minerais. Sendo constituídos por cerca de 90% de umidade, os cogumelos frescos são extremamente perecíveis, pois a água que compõe sua estrutura gera um ambiente favorável aos processos biológicos, bioquímicos e biofísicos que degradam alimentos. Sendo assim, os processos de desidratação e de resfriamento a vácuo dos cogumelos da espécie Pleurotus ostreatus DSM 1833 foram avaliados neste trabalho. Os cogumelos foram desidratados em estufa com circulação de ar nas temperaturas de 40, 50 e 60ºC, com umidade relativa do ar de 75%. Os parâmetros de reidratação foram avaliados utilizando-se um planejamento experimental fracionado 33-1, onde as variáveis estudadas foram a temperatura de secagem (40, 50 e 60ºC), a temperatura da água de reidratação (25, 55 e 85ºC) e o tempo de imersão na água (30, 75 e 120 minutos). As isotermas de sorção de umidade foram determinadas a 30, 40 e 50ºC. Foi avaliada a influência da taxa de redução de pressão no resfriamento a vácuo e a minimização da perda de massa no processo através da aspersão de água antes do resfriamento a vácuo. A melhor temperatura de secagem obtida foi de 40ºC, levando em consideração a melhor reidratação dos cogumelos desidratados nesta temperatura. A reidratação dos cogumelos desse gênero pode ser feita em água na temperatura ambiente por 30 minutos. Tanto o modelo de GAB quanto o modelo de BET representaram adequadamente os dados experimentais de sorção de umidade. A aspersão de água nos cogumelos antes do resfriamento diminuiu consideravelmente a perda de massa durante o processo. Assim, desenvolveu-se conhecimentos básicos para dois processos de conservação dos cogumelos do gênero Pleurotus

Síntese, caracterização e degradação de P(3HB) por cupriavidus necator, utilizando glicerol como substrato

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012O poli(3-hidroxibutirato) - P(3HB), é um poliéster natural e biodegradável, produzido por cultura bacteriana, sendo considerado um atrativo substituto para os polímeros petroquímicos. O glicerol, por sua vez, que teve sua disponibilidade no mercado ampliada em decorrência da política nacional de estímulo à adição de biodiesel nos combustíveis fósseis, pode ser utilizado para diversas finalidades. Dentre elas, destaca-se seu uso como fonte de carbono no cultivo de micro-organismos. Diante da disponibilidade de glicerol, objetivou-se neste trabalho utilizá-lo como fonte de carbono adicional na produção de P(3HB). Foram realizados ensaios preliminares nos quais foi avaliada a possibilidade do uso do glicerol proveniente da produção do biodiesel na biossíntese do P(3HB). Em seguida, foram realizados ensaios planejados por meio de um delineamento composto central rotacional (DCCR) 23 com 3 pontos centrais no qual foram avaliadas a influência da temperatura e das concentrações de açúcar invertido e glicerol no crescimento de Cupriavidus necator, bem como na produção e acúmulo do polímero pela célula, ensaio este que foi em seguida validado em triplicata avaliando sua cinética. A melhor condição validada teve sua escala ampliada para biorreator de 2 L, também com avaliação cinética e extração dos filmes para a sua caracterização físico-química, térmica e mecânica. E, finalmente, foram realizados os ensaios de biodegradação em solo e exposição em câmara de envelhecimento acelerado, com avaliação do material degradado. Nos ensaios preliminares constatou-se que o glicerol bruto poderia ser utilizado como fonte de carbono adicional ao meio de cultivo de C. necator. Os resultados do DCCR revelaram que o aumento da temperatura levou a um incremento na produção e no acúmulo de P(3HB) e que, quando foram utilizados 15 g L-1 de glicerol, chegou-se a resultados de acúmulo 15 % superiores, porém não considerados como estatisticamente significativos. O modelo obtido no DCCR foi validado para todas as condições para o acúmulo percentual de P(3HB) e para a produção de polímero diferiu em 3 % do valor experimental obtido para a condição a 38 °C, 15 g L-1 de açúcar invertido e 15 g L-1 de glicerol, para as demais condições testadas o modelo foi validado. Em biorreator, foram realizados cinco ensaios, sendo que para os ensaios com adição de glicerol bruto como substrado ou cosubstrato não houve crescimento ou produção de P(3HB) viável para extração. Na caracterização dos polímeros sintetizados em biorreator com e sem adição de glicerol puro, verificou-se que o uso do glicerol não modificou as propriedades dos filmes, mas foi possível afirmar que os polímeros obtidos e extraídos nesse trabalho eram mesmo o P(3HB). Em solo, as amostra degradaram em 35 dias, enquanto na exposição dos filmes à câmara de envelhecimento acelerado notou-se maior estabilidade das amostras o que permitiria a aplicação do polímero no ambiente, sem que ele se degradasse Abstract: Poly(3-hydroxybutyrate) - P(3HB) is a natural, biodegradable polyester, produced by bacterial fermentation, and considered an attractive replacement for petrochemical polymers. Glycerol had expanded its availability in the market due to the national policy of encouraging the addition of biodiesel in fossil fuels, the glycerol can be used for several purposes. Among them, its use as a carbon source for the cultivation of microorganisms has been highlighted. Through the availability of glycerol, this study aimed to use it as an additional carbon source on the production of P(3HB). First of all, preliminary tests were conducted to evaluate the possibility of the use of glycerol from the biodiesel production in the biosynthesis of P(3HB). Then, tests were conducted planned by a central composite rotatable design (CCRD) 23 with three central points in order to evaluate the influence of the temperature and the concentrations of inverted sugar and glycerol on Cupriavidus necator growth, as well as the production and accumulation of the polymer into the cell. The experiments were made in triplicate and the kinetics were evaluated. The best condition of the process had their range expanded to 2 L bioreactor. The kinetic were evaluated and the films obtained had its physical-chemical, thermal and mechanical properties evaluated. Finally, biodegradation in soil assays were performed and exposure chamber accelerated aging was performed, with evaluation of the degraded material. In preliminary tests it was found that crude glycerol could be used as an additional carbon source to the culture medium of C. necator. The results of the CCRD revealed that the increase of the temperature led to an increase in the production and accumulation of P(3HB) and when 15 g L-1 of glycerol were added to the medium, an accumulation of 15% was reached, but not considered as statistically significant. The model obtained in CCRD was validated for all conditions for the accumulation percentage of P (3HB) and the polymer production differed in 3 % of the value obtained for the experimental condition at 38 °C, 15 g L-1 of inverted sugar and 15 g L-1 of glycerol, for the other conditions tested the model was validated. Five tests were performed in bioreactor, and no growth or production of P (3HB) viable for extraction was identified for assays with crude glycerol as substrate or co-substrate. In the characterization of the polymers synthesized in bioreactor with and without addition of pure glycerol, it was found that the use of glycerol did not modify the film properties, but it was possible to say that the polymers extracted were P(3HB). In soil, the samples degraded in 35 days, while the films that was exposed at the accelerated aging chamber presented greater stability of the samples which would allow the application of the polymer in the environment without degradation

Application of response surface methodology and central composite rotatable design (CCDR) for modelling the influence of agro-industrial waste in lactic acid biosynthesis

Lactic acid (LA) is one of the most important organic acids, with a wide range of industrial and biotechnological applications and can be produced by chemical synthesis and microbial culture. However, the biotech pathway is generally preferred because it provides an optically pure product. In this context, the purpose of this work was to evaluate LA biosynthesis by Lactobacillus amylovorus using molasses as carbon source (CS) and corn steep liquor as nitrogen source (NS) in a central composite rotatable design (CCRD) varying the concentration CS and NS, as well as to validate the model. The method for microbial culture followed an experimental design of the CCRD type, conducted without agitation, at 37ºC in Erlenmeyer flask, with pH in spontaneous evolution. The results showed that, using molasses and corn steep liquor as alternative sources, LA production ranged from 2.8 to 4.6 g/L, respectively, with the most favourable condition being 40.0 g of molasses and 250 g of corn steep liquor. It was possible, from the experimental design, to ascertain the selection of the best conditions for the microbial culture, demonstrating the feasibility of replacing CS and NS by agro-industrial waste, thus reducing the cost of producing LA

Produção e caracterização de filtros hidrofóbicos de celulose vegetal / Production and characterization of hydrophobic filters made of vegetable cellulose

A celulose é um biopolímero abundante que pode ser obtido de fontes como plantas verdes, fungos, procariontes, entre outros. Fibras de coco foram utilizadas como matéria-prima para obtenção de celulose vegetal (CV), devido ao seu caráter renovável, biodegradabilidade e ser um resíduo agroindustrial. As fibras foram pré-tratadas com hidróxido de sódio 2% para remoção de impurezas, substâncias cerosas e extrativos hidrossolúveis. Para o processo de deslignificação da polpa de celulose foi utilizado hipoclorito de sódio 1,7%. A presença de poros na estrutura da celulose confere um alto grau de absorção e, sua capacidade hidrofílica, diminui a sua capacidade de sorver óleos e graxas. Porém, nanocristais de celulose vegetal (NCCV) puderam ser isolados de suas matrizes por um processo de hidrólise ácida com ácido sulfúrico 64%. Os nanocristais apresentam grupos hidroxila em sua estrutura, que possibilitam a modificação de superfície com substâncias com princípio ativo hidrofóbico, como os silanos. Após um eficiente processo de funcionalização dos nanocristais em meio aquoso na presença de metiltrietóxisilano (MTES) e posterior liofilização, obtiveram-se nanocristais de celulose vegetal silanizados (NCCVS), produto final que pode ser utilizado como componente de filtros para a retenção de óleos. O difratograma de raios-X (DRX) apontou o aumento da cristalinidade na amostra após a hidrólise ácida. A análise de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) indicou a presença de bandas características de silício e ligações do tipo O-Si-CH3 nos NCCVS. A Análise Termogravimétrica (TGA) evidenciou a presença do silano na amostra de NCCVS pela quantidade de resíduo em comparação à amostra de NCCV. Os nanocristais funcionalizados demonstraram propriedades hidrofóbicas e oleofílicas pela repulsão de uma gota de água e retenção de uma gota de xileno depositadas sobre a amostra, indicando que o material é uma alternativa para a remoção de óleos em superfícies hídricas

Obtaining and characterization of bacterial cellulose synthesized by Komagataeibacter hansenii from alternative sources of nitrogen and carbon

This work aimed to obtain and characterize bacterial cellulose (BC) membranes obtained by cultivating Komagataeibacter hansenii ATCC 23769 using mannitol, glucose, fructose, lactose, glycerol, inulin, and sucrose as carbon sources, and corn steep liquor and Prodex Lac® as alternative sources of nitrogen. The formation of the BC´s gelatinous membrane was monitored for 12 days under static conditions and a temperature of 30 ºC. After purification, the membranes were dried and characterized by thermogravimetric analysis (TGA), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). The highest BC concentrations were found in the culture medium containing Prodex Lac® as the source of nitrogen. Among sugars, fructose and mannitol presented the best results. TGA analyzes indicate that all membranes have similar thermal behavior. The FTIR results show that the chemically synthesized membranes are equivalent to the structures cited in the literature. The micrographs obtained by SEM showed that the medium might influence BC´s morphology, but in general, all presented nanofibers, an essential feature in the membrane. Thus, the BC membranes synthesized in this study proved that the BC production using low-cost alternative means is feasible. The material obtained meets the expected thermal, physical, and chemical properties.Keywords: Bacterial cellulose, corn steep liquor, Prodex Lac®, nitrogen sources, carbon sources

Drying and rehydration of oyster mushroom

Dehydration and rehydration processes of Pleurotus ostreatus fruiting bodies were investigated in this work. Mushroom samples were dehydrated at 40, 50 and 60 ºC, using drying air with relative humidity of 75 %. The rehydration was investigated at different temperatures of immersion water (25, 55 and 85 ºC) and different immersion times (30, 75 and 120 minutes). The best rehydration occurred for the samples dried at 40 ºC. The rehydration could be done in water at room temperature, during 30 minutes. Water sorption isotherms of samples were determined at 30, 40 and 50 ºC. Both GAB and BET models satisfactorily represented the experimental data of moisture sorption of dried mushrooms