Separação de glicose, frutose, oligossacarídeos e dextranas utilizando zeólitas

• Autor(a) principal: Burkert, Carlos André Veiga
• Data de Publicação: 2003
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
• Texto Completo: http://repositorio.furg.br/handle/1/4714
• topic: Frutose; Dextrana; Oligossacarídeos; Zeólitas

Dextrana-sacarase de Leuconostoc mesenteroids pode produzir, a partir de sacarose, dextrana na ausência de receptores, e oligossacarídeos na presença de maltose ou outros açucares como aceptores, tendo como subproduto a frutose. Entre as diversas cepas produtoras, Leuconostoc mesenteroids NRRL B-512F é mais estudada. O valor comercial destes produtos aumenta com a pureza, tornando interessante a sua recuperação e purificação. Para tal, técnicas cromotográficas de separação são aplicadas, em que zeólitas aluminosicatos cristalinos com elementos dos grupos IA e IIA, podem ser utilizadas como adsorventes. A zeólita de partida (forma sódica), Baylith WE-894, foi caracterizada, determinando sua composição, área superficial, tamanho e distribuição de poros e densidade. Zeólitas modificadas por troca Iônica com diferentes cátions de compensação (Ba²+, Ca²+, Sr²+ e K) foram obtidas, determinando os dados de equilíbrio para adsorção e seletividade da adsorção de frutose, bem como a descrição do equilíbrio da adsorção com modelos de isortemas, com íons Ba²+, com os dados ajustando-se melhor ao modelo linear. Esta zeólita apresentou alta capacidade de adsorção de frutose (K = 0,82), superior ao esperado para resinas de troca iônica, e baixa adsorção de glicose (K - 0,12). O comportamento da adsorção em coluna de leito fixo foi estudado, por análise frontal e respostas a pulsos cromatográficos, utilizando misturas de glicose e frutose. Foi possível confirmar a melhora do processo pela troca iônica, ao comparar-se com a zeólita de partida, tanto em termos de tempo de ruptura de análise frontal como em eficiência de separação nos perfis de eluição obtidos pela injeção de um pulso. O leito de zeólitas, foi caracterizado, determinando sua porosidade e as propriedades da zeólita modificada, incluindo composição e distribuição de tamanho de partícula. Foi avaliada a separação de misturas sintéticas em coluna de leito fixo (glicose-frutose e dextrana-frutose), verificando a influência dos parâmetros temperatura, concentração de componentes, relação entre o volume injetado na coluna e o volume da coluna (Vp/Vc), velocidade superficial e peso molecular da dextrana na eficiência de separação dos componentes, utilizando a análise de sensibilidade. A temperatura mostrou efeito pronunciado na separação de glicose-frutose, tendo um aumento desta melhorado a eficiência de separação. Já na separação de dextrana-frutose, temperatura e volume injetado mostraram um efeito pronunciado, sendo o peso molecular da dextrana também um importante fator a ser considerado no processo. Os melhores resultados na separação de glicose e frutose foram obtidos a 40ºC, 20 g/L de cada componente, velocidade superficial de 0,127 cm/mim (vazão de 0,1 mL/min) e Vp/Vc igual a 0,1 com uma eficiência de separação de 1,94. Na separação de dextrana-frutose os melhores resultados foram obtidos nas mesmas condições anteriores e um peso molecular de 9300 (menor valor utilizado), com eficiência de separação de 2,72. Em ambos os casos de separação, as eficiências de separação obtidas puderam ser consideradas elevadas, sobretudo no caso da separação dextrana-frutose, com valores muito superiores aos encontrados para resinas de troca iônica. Também foi estudada a separação dos produtos de reação obtidos pela ação da enzima dextrana-sacarase sobre sacarose na ausência e presença de aceptores, em coluna de leito fixo, a 40º C, Vp/Vc igual 0,1 e vazão de 0,1 mL/min, tendo-se obtido resultados promissores, sendo que o peso molecular dos produtos de síntese e sua concentração mostraram-se fatores importantes a serem considerados. Os parâmetros de equilíbrio, cinéticos e de transporte de frutose, glicose e dextrana 9300 em coluna de leito fixo a 40ºC foram determinados, calculando-se o coeficiente de partição foram 0,71 para frutose, 0,31 para glicose, com seletividade de 2,33; e 0,13 para dextrana 9300, com seletividade de 5,46. Com relação à dispersão axial esta mostrou-se dependente da velocidade intersticial. Os valores para difusividade efetiva foram 1,02.10-6 cm²/min para frutose, 5,59.10-7 cm²/min para glicose e 7,79.10-8 cm²/min para dextrana 9300.