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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/1474| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Produção de ácido cítrico utilizando glicerol residual da produção de biodiesel como substrato |
| Título em inglês: | Citric acid production using waste glycerol production biodiesel as a substrate |
| Autor(es): | Sá, Tatiana Nunes Mascarenhas |
| Orientador: | Rodrigues, Sueli |
| Palavras-chave: | Engenharia química;Processos químicos;Ácido cítrico;Biodiesel;Fermentação |
| Data do documento: | 2011 |
| Citação: | SÁ, T. N. M. Produção de ácido cítrico utilizando glicerol residual da produção de biodiesel como substrato. 2011. 83 f. Dissertação (mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. |
| Resumo: | Devido aos incentivos governamentais, os quais impulsionam a produção de biodiesel, tal combustível tem sido produzido em larga escala. Entretanto, o referido crescimento tem se revelado exacerbado, fazendo surgir um preocupante fator: o destino do glicerol excedente da produção de biodiesel. Tal inquietação se mostra clara ao se revelar um importante dado: para cada tonelada de biodiesel obtido, são gerados 100 Kg de glicerol, o que provoca efeitos adversos à economia do biodiesel. Neste contexto, teme-se que o excesso de glicerina produzida, a qual provoca um elevado nível de poluição, possa ser descartada de maneira irresponsável no meio ambiente. Sendo assim, têm-se desenvolvido pesquisas destinadas à busca de alternativas para a utilização do volume excedente de glicerol. A bioconversão de glicerol por via fermentativa é uma alternativa que agrega um valor significativo para a produtividade da indústria de biodiesel. O glicerol pode ser utilizado por inúmeros micro-organismos, em processos metabólicos, como fonte de carbono. Leveduras como as da espécie Yarrowia lipolytica, quando cultivadas em meio com limitação de nitrogênio, são capazes de produzir quantidades significantes de ácido cítrico a partir do glicerol. O ácido cítrico é, atualmente, um dos mais importantes ácidos orgânicos produzidos por via fermentativa. Devido às suas características, tem sido amplamente utilizado na indústria de alimentos e bebidas e também como aditivo em detergentes, produtos farmacêuticos, cosméticos e de higiene pessoal. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo avaliar, através de fermentação, rotas de bioconversão do glicerol residual da produção de biodiesel com elevados níveis de impurezas, para obtenção de ácido cítrico. Para isso, foram utilizadas, inicialmente, duas cepas de leveduras potencialmente produtoras do ácido: Yarrowia lipolytica NRRL YB 323 e Yarrowia lipolytica NRRL YB 423. Utilizando a Metodologia de Planejamento Experimental e Análise da Superfície de Resposta, foram investigadas as concentrações iniciais de fonte de carbono e fontes de nitrogênio orgânico (extrato de levedura) e inorgânico (sulfato de amônio) em frascos agitados. Os resultados revelaram que a concentração inicial ideal de glicerol residual do biodiesel como fonte de carbono, dentro da faixa estudada, foi de 20g.L-1. Quanto às fontes de nitrogênio, pôde-se constatar que estas não apresentaram notável influência para a produção do ácido. Também verificou-se que a adição de Tiamina ao meio não promoveu o aumento na quantidade de ácido cítrico acumulado. A levedura Yarrowia lipolytica NRRL YB 423 se revelou mais eficaz na produção do ácido. Foram realizados ensaios em fermentador de bancada para avaliar-se a melhor concentração de oxigênio dissolvido no meio. Viu-se que as concentrações mais elevadas de oxigênio dissolvido no meio fermentativo favorecem a produção de ácido cítrico. Para níveis de oxigênio de 50%, observou-se um menor rendimento, enquanto que, para 70%, a produção de ácido cítrico foi favorecida. O rendimento percentual final para a produção de ácido cítrico obtido a partir de 20g.L-1 de glicerol residual do biodiesel adicionado inicialmente ao meio foi de 24,80% em três dias de fermentação. |
| Abstract: | Due to government financial incentives, which boost the production of biodiesel, there has been a large scale production of this fuel. However, this growth has proved to be exaggerated, rising a worrying factor: the destination of the glycerol excess from biodiesel production. Such concern is clearly shown to prove an important fact: for every ton of biodiesel produced, 100 kg of glycerol are generated, which leads to adverse effects on the biodiesel economy. In this context, it is feared that the over-produced glycerine, which causes a high level of pollution, can be discarded irresponsibly into the environment. So, researches have been being developed, aiming to find other alternatives for the use of the extra volume of glycerol. The bioconversion of glycerol by fermentation is good option that adds significant value to the productivity of the biodiesel industry. Glycerol can be used by several microorganisms in metabolic processes, as a carbon source. Some yeasts species, such as Yarrowia lipolytica, when grown on a media with a limited source of nitrogen, are able to produce significant amounts of citric acid from glycerol. Citric acid is currently one of the most important organic acids produced by fermentation. Due to its characteristics, it has been widely used in food and beverage industry and also as an additive for detergents, pharmaceuticals, cosmetics and toiletries. Thus, this study aimed to evaluate, through fermentation, bioconversion routes of residual glycerol from biodiesel production with high levels of impurities, in order to obtain citric acid. For this, two potential acid-producing yeast strains (Yarrowia lipolytica NRRL YB 323 and Yarrowia lipolytica NRRL YB 423) were initially used. Using the Methodology of Experimental Design and Response Surface Analysis, it was investigated the initial concentrations of carbon sources as well as organic (yeast extract) and inorganic (ammonium sulfate) nitrogen sources in shake flasks. The results obtained showed that the optimal initial concentration of glycerol from waste biodiesel as carbon source, within the studied range, was 20 g L-1. As to the nitrogen sources, they were proved having no remarkable influence on the acid production. It was also found that thiamine addition to the media did not promote the increase on the amount of the previously accumulated citric acid. Yarrowia lipolytica NRRL YB 423 was proved more effective on the acid production. The tests which were carried out in the fermenter aimed to evaluate the optimal concentration of dissolved oxygen in the media. It was observed that highest concentrations of dissolved oxygen in fermentation media, promotes the production of citric acid. For levels of 50% oxygen, there was a lower yield, while for 70%, citric acid production was favored. The final percentage yield for the production of citric acid obtained from 20 g L-1 of residual glycerol from the biodiesel initially added to the media was 24.80%, at the end of three days of fermentation. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/1474 |
| Aparece nas coleções: | DEQ - Dissertações defendidas na UFC |
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