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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12643| Título: | Efeito da aplicação de ultrassom em fermentação alcoólica de hidrolisado de farelo de arroz desengordurado |
| Título(s) alternativo(s): | Effect of ultrasound treatment in alcoholic fermentation of rice bran hydrolyzed |
| Autor(es): | Stobienia, Mônica |
| Orientador(es): | Colla, Eliane |
| Palavras-chave: | Ondas ultrassônicas Produtos químicos - Efeito fisiológico Agroindústria Ultrasonic waves Chemicals - Physiological effect Agricultural industries |
| Data do documento: | 12-Jun-2018 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | STOBIENIA, Mônica. Efeito da aplicação de ultrassom em fermentação alcoólica de hidrolisado de farelo de arroz desengordurado. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Alimentos) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2018. |
| Resumo: | O aproveitamento de resíduos agroindustriais em bioprocessos apresenta grande relevância nos aspectos econômicos e socioambientais. O farelo de arroz desengordurado (FAD), subproduto proveniente do processamento do arroz, possui grande quantidade de carboidratos passíveis de utilização em fermentação alcoólica, além de diversos outros nutrientes que complementam o substrato. Para fins de melhoria na eficiência da fermentação, tecnologias de estímulo ao crescimento celular podem ser empregadas no intuito de aumentar o rendimento do processo. Nesta perspectiva, a aplicação de energia ultrassônica durante a fermentação é expressiva, pois diversos estudos demonstraram seus efeitos positivos sobre a fisiologia celular de microrganismos em diversos meios. Com isso, objetivou-se investigar neste estudo, os efeitos gerados pelas ondas ultrassônicas sobre as leveduras no processo de fermentação alcoólica de hidrolisado de FAD, além de analisar o aumento na produtividade em bioetanol. Inicialmente foi realizada a hidrólise enzimática do FAD moído com proteases e amilases, utilizando-se metodologias definidas em estudo anterior (SIEPMANN,2014). A fermentação alcoólica foi realizada em Erlenmeyers de 500 mL, incubados a 30 ºC e 100 rpm, com aplicação de ultrassom (frequência de 37 kHz, 15 segundos de intermitência e 15 minutos de aplicação total), com variação no tempo de aplicação (2ª ou 4ª hora de fermentação), potência nominal do equipamento (40, 70 ou 100%) e tempo de exposição (5, 10 ou 15 segundos), baseando-se em dois Planejamentos Fatoriais Completos (PFC) 22 definidos em estudo preliminar, com um total de 7 ensaios cada. Para acompanhamento do processo, foram retiradas amostras a cada 2 horas para avaliação da viabilidade celular, concentração de biomassa, açúcares redutores e concentração de etanol, avaliando-se os parâmetros de rendimento e produtividade do processo em células e em etanol ao longo das 10 horas de fermentação. Além disso, foram realizados testes para aferição da potência de ultrassom absorvida pelo meio de fermentação, com medida da variação da temperatura com o tempo de sonicação. Os resultados mostraram efeitos positivos sobre o crescimento celular em ambos os planejamentos com estímulo ultrassônico, com acréscimo de mais de 160% no número de células em comparação com o meio controle, onde não houve a irradiação. Quando aplicado o ultrassom na 4ª hora de fermentação, obtiveram-se melhores valores para a produtividade em bioetanol logo após o estímulo (1,5 g·(L·h)-1), representando mais da metade da produtividade total média de todos os ensaios (2,3 g·(L·h)-1). Tais resultados ressaltam que a utilização de energia de ultrassom de baixa frequência pode melhorar o desempenho das células de levedura durante a fermentação de hidrolisado de FAD, sendo viável sua utilização em baixa potência e por curtos períodos de estimulação. |
| Abstract: | The use of agroindustrial waste in bioprocesses has great relevance in the economic and socio-environmental aspects. Degreased rice bran (FAD), a byproduct from rice processing, has a large amount of carbohydrates that can be used in alcoholic fermentation, as well as several other nutrients that complement the substrate. For the purpose of improving fermentation efficiency, cell growth stimulation technologies may be employed to increase process yield. In this perspective, the application of ultrasonic energy during fermentation is expressive, since several studies have demonstrated its positive effects on the cellular physiology of microorganisms in various media. Thus, the objective of this study was to investigate the effects generated by ultrasonic waves on yeast in the alcoholic fermentation process of FAD hydrolyzate, besides analyzing the increase in bioethanol productivity. Initially, enzymatic hydrolysis of the milled FAD with proteases and amylases was performed using methodologies defined in a previous study (SIEPMANN, 2014). Alcoholic fermentation was performed in 500 mL Erlenmeyers incubated at 30 ºC and 100 rpm, with ultrasound application (frequency of 37 kHz, 15 seconds of intermittence and 15 minutes of total application), with variation in application time (2nd or Fermentation time), nominal power of the equipment (40, 70 or 100%) and exposure time (5, 10 or 15 seconds), based on two Complete Factor Planning (PFC) 22 defined in a preliminary study, with a total of 7 trials each. To monitor the process, samples were taken every 2 hours to evaluate cell viability, biomass concentration, reducing sugars and ethanol concentration, evaluating the process yield and productivity parameters in cells and ethanol over 10 hours. fermentation. In addition, tests were performed to measure the ultrasound power absorbed by the fermentation medium, measuring the temperature variation with the sonication time. The results showed positive effects on cell growth in both designs with ultrasonic stimulation, with more than 160% increase in the number of cells compared to the control medium, where there was no irradiation. When ultrasound was applied at the 4th hour of fermentation, better values for bioethanol yield were obtained soon after stimulation (1.5 g · (L · h) -1), representing more than half of the average total productivity of all tests (2,3 g · (L · h) -1). These results highlight that the use of low frequency ultrasound energy can improve the performance of yeast cells during FAD hydrolyzate fermentation, being feasible to use them at low power and for short stimulation periods. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12643 |
| Aparece nas coleções: | MD - Engenharia de Alimentos |
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