Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Kochepka, Débora Merediane
Orientador(a): Ramos, Luiz Pereira, 1960-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Química
Esteres
Lipase
Óleos e gorduras
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/41729
Resumo: Orientadora: Prof. Dr. Luiz Pereira Ramos
id UFPR_5f4f3892ce4e8d155e3ea6535652b387
oai_identifier_str oai:acervodigital.ufpr.br:1884/41729
network_acronym_str UFPR
network_name_str Repositório Institucional da UFPR
repository_id_str
spelling Krieger, Nadia, 1952-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em QuímicaRamos, Luiz Pereira, 1960-Kochepka, Débora Merediane2024-11-27T18:37:54Z2024-11-27T18:37:54Z2015https://hdl.handle.net/1884/41729Orientadora: Prof. Dr. Luiz Pereira RamosCoorientadora: Nadia KriegerDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 27/04/2015Inclui referências : f. 94-101Área de concentração: Quimica orgânicaResumo: A produção brasileira de biodiesel emprega majoritariamente óleo de soja. Entretanto, esforços vêm sendo realizados para a diversificação das matérias-primas empregadas nesta indústria, visando uma maior viabilidade econômica do produto final. Industrialmente, a rota de produção de biodiesel utiliza catalisadores homogêneos de natureza alcalina na metanólise do material graxo. Por isso, parâmetros como o teor de ácidos graxos livres (AGLs) e água acarretam em diminuição no rendimento da reação e favorecimento de reações paralelas como a saponificação. Portanto, visando utilizar eficientemente materiais com essas características, há a necessidade da aplicação de catalisadores alternativos. Neste estudo, a lipase Novozym 435 (N435) foi utilizada na etanólise do óleo residual de fritura (ORF). A caracterização física e química do ORF demonstrou algumas variações em relação ao óleo de soja refinado, como o aumento no teor de AGLs, de água, e do índice de peróxidos. Ainda, observou-se a presença de hidroperóxidos provenientes de reações de degradação do óleo. Uma vez caracterizado, o ORF foi submetido à etanólise catalisada pela N435. Primeiramente, um estudo univariado foi realizado, que demonstrou que o uso de 10% de hexano neste sistema é desnecessário. Além disso, a adição de água ao sistema e o uso de etanol hidratado diminuiu os teores em ésteres etílicos de ácidos graxos (EEAG) que foram obtidos no produto final. Através de um planejamento multivariado, o comportamento deste sistema foi avaliado e os efeitos das variáveis razão molar, quantidade de enzima, teor de ácidos graxos livres e teor de água sobre as reações de etanólise do ORF foram determinados empregando como resposta o teor total de EEAG do produto final. Nestes experimentos, a temperatura e a agitação foram fixadas em 40 °C e 150 rpm, respectivamente. Para o planejamento 22 com 4 pontos axiais, onde se avaliou as variáveis razão molar e quantidade de enzima, observou-se em 10 h de reação teores de EEAG de 80% nas condições de 5% de N435 e razão molar etanol:óleo de 9:1. Já o gráfico de Pareto indicou que, a um nível de 95% de significância, a quantidade de enzima (L) foi a variável com maior efeito positivo, de 14,89 pontos percentuais, sobre o teor de EEAG quando a porcentagem de enzima foi aumentada de 1% para 5%. Diversos tratamentos para a recuperação da atividade enzimática da N435 foram realizados, bem como ensaios de reuso do biocatalisador. Estes ensaios demonstraram que a atividade de transesterificação da enzima é recuperada após lavagem com terc-butanol, devido à semelhança entre os teores em EEAG obtidos após os 1º e 2º usos de uma mesma amostra de enzima. As reações em duas etapas, com a utilização de enzima fresca e recuperada, foram realizadas a fim de aumentar os teores em ésteres etílicos em ácidos graxos, porém, isto não se mostrou promissor, visto que os teores em EEAG se mantiveram similares à cinética sem adição de mais catalisador. Portanto, este trabalho demonstrou que é possível utilizar ORF na produção de ésteres etílicos empregando N435 como catalisador, já que elevados valores de EEAG foram obtidos nestes sistemas. Ainda, observou-se que a atividade da lipase N435 foi recuperada, o que pode tornar o seu emprego industrial mais viável para a produção de biodiesel. No entanto, o produto final não atendeu a alguns dos principais parâmetros da especificação nacional deste biocombustível.Abstract: The Brazilian production of biodiesel use mainly soybean oil. However, some efforts have been performed for the diversification of the raw materials employed in this industry, in order to enhance the economic feasibility of the final product. Industrially, the biodiesel production pathway uses alkaline homogeneous catalysts for the methanolysis of fatty materials. Therefore, parameters such as free fatty acids and water content may cause a subtle decrease in reaction yields in favor of parallel reactions such as saponification. Hence, to be able to use fatty materials with these features efficiently, there is a need to apply alternative reaction catalysts. In this study, the Novozym 435 lipase (N435, Novozymes) was used in the ethanolysis of the waste cooking oil (WCO). The physical and chemical characterization of WCO demonstrated some changes in relation to the refined soybean oil, such as an increased free fatty acids content, water content and peroxide value. Moreover, the presence of hydroperoxydes was characterized and these resulted from the thermal degradation of soybean oil during cooking. After characterization of WCO, N435 was applied for the ethanolysis of WCO. Firstly, univariate studies were carried out and these revealed that there is no need for addition of n-hexane in this system. Futhermore, water addition to the system and the use of hydrated ethanol decreased the ethyl ester contents in the final product. Through of a multivariate design, the behavior of this system was evaluated and the effect of variables such as molar ratio (ethanol:WCO), enzyme loading, free fatty acids and water content on ethanolysis reaction of the WCO were measured employing the ethyl ester content of the final product as the process response. In these experiments, the temperature and agitation were maintained at 40 °C and 150 rpm, respectively. In the 22 experimental design plus 4 axial points, with ethanol:oil molar ratio and enzyme loading as the evaluated variables, the best condition was 5 wt% and 9:1 for a total ethyl ester content of 80 wt% in 10 h of reaction. The Pareto chart indicated that, at a significance level of 95%, the enzyme loading (L) was the variable with the greatest positive effect (14.89 p.p.) on the total ethyl ester content when the enzyme loading was increased from 1 to 5 wt%. Several treatments were used for recovering the activity of N435 after use and to allow the reuse of this biocatalyst. These tests demonstrated that the N435 transesterification activity is almost completely recovered after washing with terc-butanol and this was demonstrated by the similarity between the total ethyl ester content that was obtained after the 1st and 2nd uses of the same enzyme sample. Two-step reactions, with the utilization of fresh and recovered enzyme in the second step, were not successful to increase the total ethyl ester content of the final produduct since the the final results were similar to those obtained in a sungle reaction step, that is, without addition of more catalyst. Thus, this work evidenced the possible use of WCO in ethyl esters production by employing N435 as the reaction catalyst. High total ethyl ester contents were obtained in this system and the lipase activity was easily restored, which is important for its industrial application for biodiesel production. However, although with total ethyl ester contents as high as 88 wt%, the final product failed to meet the technical requirements of current national biodiesel standard.101 f. : il. algumas color.application/pdfDisponível em formato digitalQuímicaEsteresLipaseÓleos e gordurasProdução de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessTEXTR - D - DEBORA MEREDIANE KOCHEPKA.pdf.txtExtracted Texttext/plain190333https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/41729/1/R%20-%20D%20-%20DEBORA%20MEREDIANE%20KOCHEPKA.pdf.txt233be823ecf4b04a751573862059e5c0MD51open accessORIGINALR - D - DEBORA MEREDIANE KOCHEPKA.pdfapplication/pdf2539112https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/41729/2/R%20-%20D%20-%20DEBORA%20MEREDIANE%20KOCHEPKA.pdf81e58317fca0a7a8e285a70a73f7c3d6MD52open accessTHUMBNAILR - D - DEBORA MEREDIANE KOCHEPKA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1276https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/41729/3/R%20-%20D%20-%20DEBORA%20MEREDIANE%20KOCHEPKA.pdf.jpg4447bb6a08bccf1a43b8d5267ade49e2MD53open access1884/417292024-11-27 15:37:54.683open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/41729Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082024-11-27T18:37:54Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435
title Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435
spellingShingle Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435
Kochepka, Débora Merediane
Química
Esteres
Lipase
Óleos e gorduras
title_short Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435
title_full Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435
title_fullStr Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435
title_full_unstemmed Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435
title_sort Produção de ésteres etílicos a partir de óleos residuais e gorduras residuais empregando a lipase Novozym 435
author Kochepka, Débora Merediane
author_facet Kochepka, Débora Merediane
author_role author
dc.contributor.other.pt_BR.fl_str_mv Krieger, Nadia, 1952-
Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Ramos, Luiz Pereira, 1960-
dc.contributor.author.fl_str_mv Kochepka, Débora Merediane
contributor_str_mv Ramos, Luiz Pereira, 1960-
dc.subject.por.fl_str_mv Química
Esteres
Lipase
Óleos e gorduras
topic Química
Esteres
Lipase
Óleos e gorduras
description Orientadora: Prof. Dr. Luiz Pereira Ramos
publishDate 2015
dc.date.issued.fl_str_mv 2015
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-11-27T18:37:54Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-11-27T18:37:54Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1884/41729
url https://hdl.handle.net/1884/41729
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.pt_BR.fl_str_mv Disponível em formato digital
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 101 f. : il. algumas color.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPR
instname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
instname_str Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron_str UFPR
institution UFPR
reponame_str Repositório Institucional da UFPR
collection Repositório Institucional da UFPR
bitstream.url.fl_str_mv https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/41729/1/R%20-%20D%20-%20DEBORA%20MEREDIANE%20KOCHEPKA.pdf.txt
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/41729/2/R%20-%20D%20-%20DEBORA%20MEREDIANE%20KOCHEPKA.pdf
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/41729/3/R%20-%20D%20-%20DEBORA%20MEREDIANE%20KOCHEPKA.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 233be823ecf4b04a751573862059e5c0
81e58317fca0a7a8e285a70a73f7c3d6
4447bb6a08bccf1a43b8d5267ade49e2
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)
repository.mail.fl_str_mv informacaodigital@ufpr.br
_version_ 1847526016460783616

Registros relacionados