Cultivo de bacillus polymyxa para a produção de acetoína: influência do pH e do tempo de cultivo do inóculo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaA aplicação de aromas alimentares produzidos por processos biotecnológicos tem apresentado um crescimento muito elevado tendo em vista a sua condição de classificação como produto "natural". A acetoína e o diacetil são os responsáveis por parte do aroma da manteiga, queijos e outros derivados do leite, bem como são responsáveis pelo flavor de bebidas alcoólicas; a acetoína, por exemplo, é importante por causa de seu envolvimento com o buquê do vinho. O objetivo deste trabalho é estudar e otimizar a obtenção de acetoína e outros aromas associados a sua produção, aperfeiçoando as condições de cultivo e os parâmetros cinéticos, utilizando como substrato glicose, tendo como foco principal estudar o efeito do pH inicial e do pré-inóculo na produção de acetoína. O microrganismo escolhido para a realização dos ensaios fermentativos foi a bactéria Bacillus polymyxa CCT 2479, utilizando-se o meio YM para o preparo dos inóculos e os ensaios fermentativos realizados em frascos agitados utilizando-se o meio PAY. Utilizando como substrato glicose (50g/L e 30g/L) à temperatura de 37ºC com agitação de 150rpm, estudou-se o efeito do pH inicial (5,5, 5,0 e 4,5) e do tempo de cultivo do inóculo (24, 20 e 17h) na produção de acetoína. A concentração celular foi determinada indiretamente por turbidimetria e diretamente por gravimetria. A concentração de acetoína e de outros aromas foi determinada por cromatografia gasosa. O estudo mostrou que a fase lag é bastante influenciada pelo pH inicial de cultivo, variando de 37 até 8h. Constatou-se que a velocidade específica de crescimento celular da fase exponencial não variou de maneira expressiva, apresentando valores médios de 0,42h-1. A velocidade de consumo de glicose mostrou ser constante durante dois períodos do cultivo. O fator de conversão de substrato em célula (YX/S) apresentou um valor médio de 0,43g/g. Observou-se que a produção de acetoína inicia-se durante a fase exponencial de crescimento e continua na fase estacionária, indicando que sua produção não está diretamente ligada ao crescimento. A concentração de acetoína apresentou seu máximo para o pH inicial mais alto estudado (5,5) atingindo o valor de 7,8g/L. The application in the food industry of flavors produced by biotechnological processes has shown an increasing development considering its classification as a "natural" product. Acetoin and diacetyl are the main responsable for the flavor of butter, cheese and milk by products, as well as for the flavor of alcoholic beverages; acetoin, for example, has an important role in the "wine bouquet". The objectives of this work is the study and the optimization of acetoin attainment and others associated flavors to its production, improving the growth conditions and kinetic parameters, having as main focus the effect of the inoculum cultivation and the initial pH in the acetoin production. The microorganism chosen for the batch cultivation assays was the bacteria Bacillus polymyxa CCT-2479, using a YM medium to the inoculum cultivation and the PAY medium for the shaked-flask assays. Using glucose (50g/L and 30g/L) as substract at 37ºC with agitation of 150rpm, the effect of initial pH (5,5, 5,0 and 4,5) and the inoculum cultivation time (24, 20 and 17h) in the acetoin production was studied. The cell concentration was determined indirectly by turbidimetry and directly by gravimetry. The acetoin concentration and associated flavors were determined by gas chromatography. The study it showed that the phase lag is higher influenced by initial pH of culture, varying of 37 until 8h. Was evidenced that the specific rate of cellular growth of the exponential phase presenting average values of 0,42h-1. The glucose consumption rate showed to be constant during two periods of the culture. The factor of substract conversion in cell (YX/S) presented an average value of 0,43g/g. Was observed that the acetoin production is initiated during the exponential phase of growth and continues in the stationary phase, indicating that its production is not directly on to the growth. The acetoin concentration presented its maximum for pH initial higher studied (5,5) reaching the value of 7,8g/L

Avaliação de uma proposta de sistema para tratamento de gases de defumação de uma indústria de alimentos

Os sistemas de tratamento de gases apresentam na maioria dos casos a emissão de múltiplos componentes, causando odores indesejáveis, como também, a produção de particulados. Este trabalho foi dividido em duas fases. Na primeira, foram investigadas as variáveis do problema, como os tipos de poluentes e concentração dos poluentes principais. Na segunda parte, foi proposto um sistema de tratamento dos gases de exaustão, utilizando um biofiltro. Então o sistema foi avaliado quanto à utilização do biofiltro, referente à eficiência da desodorização. A análise dos gases no decorrer do sistema foi realizada usando-se um analisador portátil e um cromatógrafo a gás, antes e depois do biofiltro. Os resultados obtidos mostram reduções significativas dos gases poluentes escolhidos (CO e SO2), bem como a redução significativa dos hidrocarbonetos (HxCy). Os resultados obtidos para o sistema constituído pelo biofiltro revelaram-se adequado para resolver o problema das emissões de gases

Análise de risco aplicada a instalaçõe industriais de refrigeração que utilizam amônia

The toxic gas accidents as ammonia leaks can expose workers and the community, resulting from respiratory irritation or even death. The Primary Risk Analysis (PRA) may be used as a method to evaluate and qualify the potential for leaks in refrigeration systems. This research presents the results of a risk analysis simulation for a case study involving refrigeration facilities. The risk analysis study, as a methodology of environmental agencies for maintenance or obtaining environmental operating license establishments that produce or use toxic substances, is a valid method for the knowledge of the risks and possible effects of gas leaks with cloud formation toxic substances, such as ammonia. The risk analysis study resulted in the classification of the risk, the PRA and the vulnerability analysis with the modeling of gas clouds made by ALOHA software, with the use of leakage scenarios developed in the PRA. It was possible answers on the exposure of the risk of leakage of workers and the surrounding community, and the study of preventive and mitigation of accidents with this chemical agent.Os acidentes de gases tóxicos como vazamentos de amônia podem expor os trabalhadores e a comunidade, provocando desde uma irritação respiratória ou até a morte. A Análise Preliminar de Risco (APR) pode ser utilizada como método para avaliar e qualificar possíveis riscos de vazamentos nas instalações de refrigeração. Esta pesquisa apresenta os resultados de uma simulação de análise de risco para um estudo de caso envolvendo instalações de refrigeração de um frigorífico. O estudo de análise de risco, como metodologia de órgãos ambientais para manutenção ou obtenção de licença de operação ambiental de estabelecimentos que produzem ou utilizam substâncias tóxicas, é um método válido para o conhecimento dos riscos e possíveis efeitos de vazamentos de gases com formação de nuvens tóxicas, como a amônia. O estudo de análise de risco teve como resultado a classificação quanto ao risco, a APR e a Análise de vulnerabilidade com a modelagem de nuvens de gás realizada pelo software ALOHA, junto à utilização de cenários de vazamentos desenvolvidos na APR. Os resultados possibilitaram respostas sobre a exposição do risco de vazamento dos trabalhadores e a comunidade circunvizinha, além do estudo de ações preventivas e de mitigação de acidentes com esse agente químico

Estudo da degradação de compostos fenólicos presente em águas residuárias de postos de combustíveis utilizando fungos filamentosos (Aspergillus Flavus)

Several compounds are synthesized and industrially produced, where in most cases, are hardly degraded or recycled in the way they are. A large portion of contamination process can be attributed to phenolic compounds found with different concentrations in wastewater from gas stations. In this study, we attempted to isolate and identify filamentous fungi capable of phenolic compounds degradation and evaluate, using experimental design techniques, the effects of temperature and pH on degradation yield of phenolic compounds. Aspergillus flavus fungi lineage was isolated in this study. Results showed that the fungi lineage was little affected by changes in pH and showed better performance at 25°C and pH 8, when 6.7 ppm of phenol was degraded.Diversos compostos são sintetizados e produzidos industrialmente, onde, em sua maioria, são dificilmente degradados ou reciclados na forma em que se encontram. Grande parcela do processo de contaminação pode ser atribuída aos compostos fenólicos, encontrados nas mais diversas concentrações em águas residuárias de postos de combustíveis. Neste estudo, buscou-se isolar e identificar fungos filamentosos com capacidade de degradação de compostos fenólicos e avaliar, através da utilização de técnicas de planejamento experimental, os fatores: temperatura e pH no rendimento da degradação dos compostos fenólicos. A linhagem do fungo isolada foi a de Asperillus flavus. Através dos resultados obtidos verificou-se que a linhagem de fungos estudada é pouco afetada por variações no pH e apresentou melhor desempenho na temperatura de 25°C e pH 8, com degradação de 6,7 ppm de fenol.

Parametrização das condições de obtenção do extrato do café verde e torrado com CO2 supercrítico

The production and consumption of coffee in Brazil comes in an increasing considerably in recent years, accounting for 33.60% of world production. Roasted coffee contains high amounts of volatiles which provide their characteristic flavor and aroma, which are found mainly in their oil. Already, the oil obtained from green coffee is a material rich in unsaponifiables compounds and sterols. Facing the technologies used for the extraction of essential oils, the supercritical technology emerges as a clean and free of organic solvent remnant technique, when using supercritical CO2 as solvent, which presents characteristics: non-toxic, non-flammable and relatively low cost. Through the extraction kinetics (50ºC and 220 bar) it was possible to determine the extraction time of 3h 30 min for roasted and green coffee. By means of the Statistica 6.0® software, it was found that only the pressure variable had significant influence on the yield of extraction with supercritical CO2 for roasted coffee. For green coffee, it was found that none of the parameters was significant. The yield obtained for green and roasted coffee were 3.68 and 7.52%, respectively.A produção e consumo de café no Brasil vem em uma crescente considerável nos últimos anos, sendo responsável por 33,60% da produção mundial. O café torrado contém alta quantidade de compostos voláteis que proporcionam sabor e aroma característicos, os quais são encontrados principalmente no seu óleo. Já o óleo obtido de café verde é um material rico em compostos insaponificáveis e em esteróis. Frente às tecnologias utilizadas para a extração de óleos essenciais, a tecnologia supercritica surge como um técnica limpa e sem resquícios de solventes orgânicos, quando se utiliza o CO2 supercrítico como solvente, que apresenta caracteristicas: atóxicas, não inflamável e de custo relativamente baixo. Através da cinética de extração (50ºC e 220 bar) foi possível determinar o tempo de extração em 3 h e 30 min, para os grãos de café torrado e verde. Por meio do software Statistica 6.0®, foi constatado que somente a variável pressão teve influência significativa no rendimento da extração com CO2 supercrítico para o café torrado. Para o café verde, constatou-se que nenhum dos parâmetros foi significativo. O rendimento obtido para o café verde e torrado foi de 3,68 e 7,52%, respectivamente.

Influência de parâmetros de processo na obtenção de bebida fermento-destilada de uva-japão (Hovenia dulcis Thunberg) Influence of process parameters on obtaining a fermented/distilled drink from the fruit of Hovenia dulcis

Neste trabalho, foi realizado um estudo para avaliar as principais variáveis de processo na produção de uma bebida fermento-destilada a partir do pseudofruto da uva-japão (Hovenia dulcis Thunberg). Foram avaliados os efeitos da temperatura, do tempo de fermentação e da adição de micronutrientes (Mn+2 e K+) sobre a graduação alcoólica, além do pH e dos teores de ésteres presentes nas amostras. A partir dos resultados experimentais obtidos, constatou-se que o pH (pH médio da fração "coração" 5,35) da bebida fermento-destilada a partir da uva-japão não é afetado pelos fatores testados. Para a graduação alcoólica e a concentração de ésteres (2,81 ± 3,13 mg.100mL-1) presentes na fração "coração" da bebida produzida, os fatores mais significativos foram a temperatura e a concentração de Mn+2. A uva-japão se mostrou uma alternativa viável para a produção de uma bebida fermento-destilada ou como matéria-prima para a produção de bioálcool para usos diversos (95 a 100 GL).A study was carried out to evaluate the main process variables in the production of a fermented/distilled beverage from the pseudofruit of the Japanese grape (Hovenia dulcis Thunberg). The influences of temperature, fermentation time and the addition of micronutrients (Mn+2 and K+) on the alcoholic graduation, pH and ester contents of the samples were evaluated. The experimental results showed that the pH (average pH value of the "heart fraction" of 5.35) of the fermented/distilled beverage from the Japanese grape was not affected by the factors tested. The temperature and Mn+2 concentration were the most significant factors influencing the alcoholic graduation and ester content (2.81 ± 3.13 mg.100mL-1) of the "heart fraction" of the beverage produced. The Japanese grape was shown to be a viable alternative for the production of a fermented/distilled beverage or as the raw material to produce bioethanol for diverse applications (95-100 GL)

OBTENÇÃO DE CARVÃO ADSORVENTE ORIUNDO DA CASCA DE PEQUI (CARYOCAR BRASILIENSE) E SUA APLICAÇÃO NO TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDÚSTRIA TÊXTIL ATRAVÉS DO PROCESSO DE ADSORÇÃO

The pequi rind (Caryocar brasiliense) is a residue without technological application. Thus, the objective was to study the influence ofdifferent parameters in the process of obtaining carbon adsorbent without activation, of pequi rind, and its application in the removal of methylene blue dye. In the production of carbon adsorbent techniques of experimental design have been used to assess the influence of variables: initial mass of pequi rind and temperature and relative the yield carbon mass and mass concentration of dye on carbon. Thereafter, the carbon used in testing of kinetics adsorption and desorption of dye. The process afforded one region optimal for production of carbon that was 375 to 400°C and 66.15 to 75g, at a time of 20 minutes, and has been chosen the point of 400 °C and 66.15 g, having yield of 7% and the adsorption capacity of 68%. In tests of the kinetic equilibrium, time was 90 min for all tested concentrations of dye and assays desorption resulted in low percentages of removal of dye. It is concluded that pequi rind carbon is a adsorbent of low value, but without industrial applicability due low yield in mass and viability of recovery.A casca de pequi (Caryocar brasiliense) é um resíduo sem aplicação tecnológica. Assim, o objetivo do trabalho foi estudar a influência de diferentes parâmetros na obtenção do carvão adsorvente sem ativação, da casca de pequi, e sua aplicação na remoção do corante azul de metileno. Na elaboração do carvão foi utilizada técnicas de planejamento experimental avaliando-se a influência das variáveis: massa inicial da casca e temperatura em relação ao rendimento em massa do carvão e concentração mássica de corante no carvão. Após, o carvão foi utilizado nos ensaios de cinética de adsorção e dessorção do corante. Obteve-se uma faixa ótima para produção do carvão de 375 a 400°C e 66,15 a 75g, em um tempo de 20 minutos, e foi escolhido o ponto de 400°C e 66,15g, possuindo rendimento de 7% e poder de adsorção de 68%. Nos ensaios de cinética o tempo de equilíbrio foi de 90 min para todas as concentrações de corante (10, 5, 3 e 1 ppm) e os ensaios de dessorção resultaram em baixos percentuais de retirada do corante. Conclui-se que o carvão da casca de pequi é um adsorvente de baixo valor, mas sem aplicabilidade industrial pelo baixo rendimento e inviabilidade de recuperação

OBTENÇÃO E APLICAÇÃO DE CARVÃO DO PSEUDOFRUTO DA UVA-JAPÃO (HOVENIA DULCIS THUNBERG) NO TRATAMENTO DE RESÍDUOS LÍQUIDOS COM CORANTES

A pesquisa para a produção de adsorventes alternativos ao carvão ativado comercial tem se intensificado e a atenção tem-se centrado em vários resíduos de biomassa, que são capazes de remover corantes de efluente, com baixo custo. No presente trabalho, estudou-se a obtenção de carvão a partir do pseudofruto da Hovenia dulcis Thunberg (uva-Japão), e avaliou-se através de técnicas de planejamento experimental a influência de diferentes parâmetros no processo de obtenção do carvão para a remoção do corante azul de metileno em solução aquosa. Também, realizou-se uma caracterização do carvão obtido da uva-Japão através da utilização de técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e a cinética de adsorção em sistema estático (batelada). No processo de obtenção carvão tem-se uma faixa ótima de produção que vai de 560 a 612°C para a temperatura e de 23 a 31 min para o tempo para uma massa inicial de bagaço de uva-Japão de 30,0g. Outro ponto positivo do estudo desse adsorvente pode ser observado através do percentual de redução da quantidade de corante na solução, sendo que o valor máximo foi de 80 %. Isso vem comprovar a capacidade do carvão em adsorver o corante azul de metileno