Ano: 1999
Título:
PLANEJAMENTO E OTIMIZAÇÃO DE PARÂMETROS NO PROCESSO FERMENTATIVO DE OBTENÇÃO DE XILITOL EMPREGANDO O HIDROLISADO HEMICELULÓSICO DE PALHA DE ARROZ
Palavra Chave: Biotecnologia Hidrolisado Hemicelulósico - Palha de Arroz Xilitol Fermentação Planejamento Estatístico
Autor: SILVA, Carla Joana dos Santos Marinho da
Orientador: Inês Conceição Roberto
Banca
Examinadora:		 José Abrahão Neto João Batista de Almeida e Silva
Resumo: O presente trabalho visou otimizar as condições de fermentação do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz, dando continuidade aos estudos de obtenção de xilitol, por via biotecnológica, a partir de resíduos agro-industriais. Para atingir os objetivos deste projeto, foi utilizada a metodologia de planejamento experimental sendo a otimização dos parâmetros de fermentação baseada em conceitos de estatística multivariada.
Numa primeira etapa do trabalho, foram realizados ensaios de fermentação em frascos agitados, com a levedura Candida guilliermondii FTI 20037, de acordo com um planejamento fatorial fracionário 24-1, para avaliar o efeito da concentração inicial de xilose em combinação com outras variáveis que interferem na produção de xilitol, nomeadamente o nível de inóculo, agitação e componentes nutricionais do meio. Este estudo preliminar revelou que a concentração inicial de xilose é um fator extremamente significativo para a produção de xilitol na região de trabalho testada (60 a 120 g/L), apresentando um efeito interativo positivo com o nível de inóculo avaliado (1 a 5 g/L) para a resposta produtividade volumétrica em xilitol. Os melhores resultados (concentração de xilitol de 40,3 g/L, produtividade volumétrica de 0,67 g/L e fator de rendimento de 0,67 g/g) foram obtidos com 60 g/L de xilose e 5 g/L de inóculo, a 250 rpm de agitação e na ausência de nutrientes do meio. O efeito dos nutrientes foi testado separadamente, usando um planejamento fatorial 23, em que se avaliou o efeito individual de cada nutriente (sulfato de amônio, cloreto de cálcio e extrato de farelo de arroz) no processo. Os resultados deste planejamento mostraram que o sulfato de amônio possui um efeito significativo negativo, indicando que as respostas concentração de xilitol (P), produtividade volumétrica (QP) e fator de rendimento em xilitol (Yp/s) são melhoradas na sua ausência. O efeito interativo dos três nutrientes foi também negativo, confirmando o resultado prévio obtido nos ensaios sem nutrientes. Finalmente, para otimizar o processo de produção de xilitol em hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz, foi efetuado um planejamento em estrela empregando as variáveis selecionadas no primeiro planejamento efetuado (x1 = concentração de xilose e x2 = nível de inóculo). Os modelos obtidos para QP  (y1), YP/S (y2) e P (y3)  foram, respectivamente: 

Nas condições otimizadas (x1= -0,25 e x2=0,05), foram realizados ensaios que confirmaram a validade dos modelos, obtendo-se uma produção de xilitol de 52,4 g/L, uma produtividade volumétrica de 0,54 g/Lh e um fator de rendimento em xilitol de 0,65 g/g. Nessas condições, efetuaram-se ensaios em fermentador de bancada utilizando agitação de 500 rpm e aeração de 0,4 vvm (kLa de 18 h-1), obtendo-se um aumento de produtividade da ordem de 90% e fator de rendimento similar, quando comparado com os resultados otimizados em frascos agitados.
Os resultados obtidos no presente trabalho mostram que a produção de xilitol por . guilliermondii em hidrolisado de palha de arroz pode ser significativamente melhorada sem qualquer suplementação nutricional, o que representa uma redução no custo de formulação do meio e maior versatilidade do processo. Além disso, a condução do processo em fermentador permite aumentos significativos no valor das produtividades volumétricas.
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