Produção de xilitol biotecnológico a partir de hidrolisado hemicelulósico do bagaço da cana-de-açúcar por fermentação de "Candida tropicalis" : um estudo de consolidação do processo de downstream = Production of biotechnological xylitol from hemicellulosic hydrolysate from sugarcane bagasse by fermentation of "Candida tropicalis": a consolidation study of the downstream process

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Danielle Garcia, 1994-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/15297
Resumo: Orientador: Marcus Bruno Soares Forte
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Este tem sido procurado devido às suas características como elevado poder adoçante e baixo teor calórico. O xilitol é produzido industrialmente por via química, porém possui alto custo operacional além de não ser ambientalmente favorável. Uma alternativa a este processo é a rota biotecnológica, pois necessita de condições operacionais mais brandas e diminuição de resíduos tóxicos. No entanto, a viabilidade deste processo está condicionada à sua integração em uma biorefinaria, devido às etapas ainda não consolidadas de downstream que encarece o processo. Diante desta problemática, esta dissertação tem como objetivo propor uma etapa de purificação sequencial do xilitol biotecnológico a partir de hidrolisado hemicelulósico do bagaço da cana-de-açúcar. O caldo contendo xilitol foi obtido a partir do hidrolisado hemicelulósico destoxificado propiciada pela fermentação da levedura Candida tropicalis, que possui potencial para a produção desse poliálcool. O caldo foi caracterizado quanto ao teor de xilitol e contaminantes. A purificação do caldo foi realizada em duas frentes de ação. A primeira utilizando filtração com membranas seguida da adsorção e a segunda utilizado adsorção seriada. A última operação foi a cristalização do xilitol. A nanofiltração foi realizada a 30 bar, 40 °C utilizando a membrana de polipiperazina amida. A retenção de proteínas foi de 43,55% e pureza de xilitol no permeado de 26,12%, os coeficientes de retenção (CR) para os compostos coloridos (que absorvem a 420 e 560 nm) foram 75,60 % e 77,33 %, respectivamente. A adsorção em coluna foi feita com alimentação em degrau, temperatura de 70 ºC, carvão ativado como adsorvente e vazão 1,2 mL/min. Esta mostrou-se eficiente na separação de compostos coloridos a 420 e 560 nm, e etanol, com CR de 99,23%, 98,94% e 96,71%, respectivamente. O fator de purificação (FP) de xilitol em relação ao etanol foi de 14,84 vezes. A adsorção foi escolhida como estratégia de purificação do xilitol biotecnológico. A adsorção em scale-up obteve CR de 95,78%, 99,34%, 98,64%, 98,50% e 97,94% para o ácido acético, etanol, compostos coloridos a 420 nm, compostos coloridos a 560 nm e proteínas, respectivamente. O FP do xilitol em relação ao etanol foi de 53,87 e do xilitol em relação às proteínas foi de 17,35 vezes. A cristalização foi realizada e os cristais de xilitol obtidosAbstract: The use of agro-industrial residues has become a transformation for biotechnological processes, as they are abundant and cheap raw material for the production of high value-added compounds such as xylitol. This has been sought after due to its characteristics such as high sweetening power and low-calorie content. Xylitol is industrially produced by chemical means, but it has a high operating cost and is not environmentally friendly. An alternative to this process is the biotechnological route, as it requires milder operating conditions and reduction of toxic waste. However, the viability of this process depends on its integration into a biorefinery, due to the unconsolidated downstream stages that make the process more expensive. Faced with this problem, this dissertation aims to propose a step of sequential purification of biotechnological xylitol from hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse. The broth containing xylitol was obtained from the detoxified hemicellulosic hydrolysate provided by the fermentation of Candida tropicalis yeast, which has potential for the production of this polyalcohol. The broth was characterized for xylitol content and contaminants. The broth downstream was carried out in two fronts of action. The first using membrane filtration followed by adsorption and the second using serial adsorption. The last operation was the crystallization of xylitol. Nanofiltration was carried out at 30 bar, 40°C using the polypiperazine amide membrane. Protein retention was 43.55% and xylitol purity in the permeate was 26.12%, the retention coefficients (CR) for the colored compounds (which absorb at 420 and 560 nm) were 75.60 % and 77, 33%, respectively. Column adsorption was performed with step feeding, temperature of 70 ºC, activated carbon as adsorbent and flow rate of 1.2 mL/min. This proved to be efficient in the separation of colored compounds at 420 and 560 nm, and ethanol, with CR of 99.23%, 98.94% and 96.71%, respectively. The purification factor (FP) of xylitol in relation to ethanol was 14.84 times. Adsorption was chosen as a strategy for the purification of biotechnological xylitol. The scale-up adsorption obtained CR of 95.78%, 99.34%, 98.64%, 98.50% and 97.94% for acetic acid, ethanol, colored compounds at 420 nm, colored compounds at 560 nm and proteins, respectively. The FP of xylitol in relation to ethanol was 53.87 and that of xylitol in relation to proteins was 17.35 times. Crystallization was carried out and xylitol crystals obtainedMestradoEngenharia de AlimentosMestra em Engenharia de AlimentosCAPES88887.372311/2019-00CNPQ439548/2018-7[s.n.]Forte, Marcus Bruno Soares, 1980-Efraim, PriscillaKamimura, Eliana SetsukoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de AlimentosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de AlimentosUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASRibeiro, Danielle Garcia, 1994-20222022-08-24T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (98 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/15297RIBEIRO, Danielle Garcia. Produção de xilitol biotecnológico a partir de hidrolisado hemicelulósico do bagaço da cana-de-açúcar por fermentação de "Candida tropicalis": um estudo de consolidação do processo de downstream = Production of biotechnological xylitol from hemicellulosic hydrolysate from sugarcane bagasse by fermentation of "Candida tropicalis": a consolidation study of the downstream process. 2022. 1 recurso online (98 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/15297. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1374254Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-02-16T19:55:43Zoai::1374254Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2024-02-16T19:55:43Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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