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Title in Portuguese: Hidrólise enzimática da fibra de caju submetida a diferentes pré-tratamentos: recuperação e reuso do complexo enzimático
Author: Araújo, Layanne Guedes Silva de
Advisor(s): Rocha, Maria Valderez Ponte
Keywords: Engenharia química
Adsorção
Hidrólise
Cellulase
Enzymatic hydrolysis
Lignocellulosic substrate
Adsorption
Issue Date: 6-Mar-2018
Citation: ARAÚJO, L. G. S. Hidrólise enzimática da fibra de caju submetida a diferentes pré-tratamentos: recuperação e reuso do complexo enzimático. 2018. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: Nesse trabalho foram estudadas diferentes estratégias de reuso do complexo celulolítico durante a hidrólise enzimática da fibra de caju, visando redução dos custos d o processo. Para avaliar como a composição do material interfere no processo, a fibra de caju foi pré - tratada com o ácido seguido de álcali (FC - HOH), peróxido de hidrogênio alcalino (FC - PHA) e ácido diluído (FC - H). Realizaram - se duas hidrólises enzimáticas: padrão I , qu ando se utilizou o complexo enzimático celulase (15 FPU/ g celulose ), e padrão II, na qual, além desse complexo , foi adicionado a celobi a se (60 CBU/ g celulose ) . O substrato com o maior rendimento foi o FC - HOH com 93% ± 3% para a hidrólise padrão I e 99% ± 1% para a hidrólise padrão II, após 72 horas. Com o material resultante, realiz aram - se estratégias capa zes de reutilizar a enzima ligada ao sólido residual e líquido hidrolisado, p or dois ciclos sucessivos de hidrólise. Na estratégia I, var iaram - se os percentuais do sólido residual (padrão I) 30, 50, 80 e 100%, que foi colocado em contato com o substrato fr esco, sem adição de complexo enzimático . O s ensaios com 100% do sólido residual apresentaram os melhores rendimentos , para o FC - HOH foi obtido 32,06% ± 1,22% e recuperação de 87,3% da carga enzimática inicial (15 FPU/ g celulose) , para o FC - PHA o rendimento foi 25,27% ± 0,92% e uma recuperação igual a 70,5%, usando o FC - H foram encontrados rendimentos mais baixos ( 16,89% ± 1,47% ) e uma recuperação de 65%. Sabendo o percentual de maior recuperação enzimática, realiz aram - se as estratégias III e V, usando o sólido residual (padrão II), que foi colocado em contato com o substrato fresco. Na estratégia V, houve suplementação da celulase. Para as estratégia s III e V , no primeiro reuso c o m FC - HOH foi possível recuperar a maior qu antidade de enzimas (14,89 FPU/ g celulose ) e foi obtida uma economia igual a R$ 2 , 14 0 milhões por tonelada de celulose hidrolisada, os rendimentos foram iguais a 38% ± 4% e 58% ± 1%, respectivamente. No segundo reuso, para a estratégia III, 13,02 FPU/ g celulose foi adsorv ida a fibra e obteve - se um rendimento de hidrólise igual a 9,8% ± 0,5% , com uma economia de R$ 1 , 871 milhões . As enzimas livres em solução (líquido hidrolisado) foram recuperadas usando as estratégias II e IV, em que o líquido hidrolisado foi colocado em contato com o substrato fresco, na estratégia IV, houve suplementação da celulase. Na estratégia II , observou - se que 83% da carga inicial se adsorveu ao FC - H , e apresentou uma economia igual a R$ 2 , 027 milhões, porém com rendimento de 2,78% ± 1,08% . Dentre os substratos estudados o FC - HOH apresentou os melhores resultados e a estraté gia IV se sobressaiu das demais.
Abstract: In this work, different strategies of reuse of the cellulolytic complex du ring the enzymatic hydrolysis from cashew apple fiber was studied as a strategy to r educe the costs of this process. To evaluate the effect of composition from material in the processes of reuse, cashew apple fiber was pretreated by acid followed by alkali (FC - HOH), or alkaline hydrogen peroxide (FC - PHA) or dilute acid (FC - H). Two enzymat ic hydrolysis were carried out: e nzymatic hydrolysis I (EH I) was performed using only the cellulase enzymatic complex (15 FPU/g ce l lulose ) and e nzymatic hydrolysis II (EH II) was conducted using the cellulase enzymatic complex (15 FPU/g cellulose ) and cellobi ase (60 CBU/g cel l ulose ). The substrate FC - HOH showed the highest yields, 93% ± 3% for EH I, and 99% ± 1% for EH II. S trategies capable of reuse the enzyme bound to the residual solid and free in solution were held for two successive hydrolysis cycles. In strategy I, per centages of the residual solid obtained of E H I ( 30, 50, 80 and 100% ) were evaluated , which it was placed in contact with the fresh substrate without addition of enzym e . The assays using 100% residual solid show ed the best yields, for FC - HOH was achieved an yield of 32.06% ± 1.22% and enzymatic recovery of 87.3% of the initial enzyme charge (15 FPU/ g cellulose) ; for FC - PHA , the yield and recovery were 25.27% ± 0.92% and 70.5% , respectively; for FC - H was obtained the lower yields (16.89% ± 1.47%) and one recovery rate of 65%. Knowing the percentage of greater enzymatic recovery, the strategies III (without supplementation of enzyme) and V (with supplementation of enzyme) w ere carried out using the residual solid ( Enzymatic hydrolysis II), which was placed in contact with the fresh substrate. For strategies III and V, in the first reuse with FC - HOH it was possible to recover the highest amount of enzymes (14.89 FPU/g c ellulos e ) and an economy of R$ 2 . 140 million p er ton of cellulose. The yields of hydrolysis were 38% ± 4% and 58% ± 1% for R1 and R2 recycles , respectively. In the second reuse, for strategy III, 13.02 FPU/ g cellulose was adsorbed to fiber and a hydrolysis yield of 9.8% ± 0.5%, achieving a n economy of R $ 1 . 871 million . The free enzymes in solution (hydrolyzed liquid) were recovered using strategies II and IV, in which the hydrolyzed liquid was placed in contact with the fresh substrate, in strat egy IV, there was cellulase supplementation. It was observed that 83% of the initial load was adsorbed to the FC - H, and presented an economy of R$ 2 . 027 million , for strategy III, but with yield equal to 2.78% ± 1.08%. Among the substrates studied the FC - H OH presented the best results and the IV str ategy stood out from the others.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/33322
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