Efeito da pressurização com CO2 em reação de esterificação catalisada por sólido fermentado contendo lipases

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Serrano, Dominicky Cristina, 1994-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
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:
Lipase
Fermentação
Dioxido de carbono
Esterificação (Quimica)
Engenharia Química
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/66241
Resumo: Orientador: Prof. Dr(a). Nadia Krieger
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spelling Serrano, Dominicky Cristina, 1994-Krieger, Nadia, 1952-Corazza, Marcos Lúcio, 1977-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química2021-05-25T18:32:47Z2021-05-25T18:32:47Z2019https://hdl.handle.net/1884/66241Orientador: Prof. Dr(a). Nadia KriegerCoorientador: Prof. Dr. Marcos Lúcio CorazzaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa : Curitiba, 25/09/2019Inclui referências: p. 61-66Resumo: Lipases e CO2 supercrítico (CO2-SC) têm sido estudados devido às várias vantagens de utilização dessas duas tecnologias que, quando atreladas, podem gerar benefícios em processos biocatalíticos. Dentre as principais vantagens do uso de CO2-SC como solvente, destacam-se suas propriedades críticas (30,9782 °C e 73,773 bar), não toxicidade, fácil separação do meio reacional e alta difusividade facilitando a transferência de massa da mistura reacional. Lipases como biocatalisadores, por sua vez, são alternativas para contornar problemas relacionados à catálise química e suas vantagens como variedade de atividade catalítica, estabilidade e diversidade a especificidade do substrato facilitam a sua atuação em processos enzimáticos de catálise de diversas indústrias. Sendo assim, foi desenvolvido um processo de produção de sólido fermentado com atividade lipolítica, com a finalidade de gerar um biocatalisador de baixo custo e realizar sua aplicação em biocatálise. Neste trabalho, foi estudado o efeito da pressurização com CO2 na reação modelo de síntese do oleato de etila catalisada por um sólido fermentado contendo lipases de Burkholderia contaminans. O sólido fermentado produzido apresentou teor de umidade de 10%, atividade de hidrólise contra óleo de oliva de 129 U g-1SS (unidades por grama de sólido fermentado seco) e atividade de esterificação de 6,5 U g-1SS com ácido oleico e etanol. Nos estudos da pressurização com CO2 na síntese do oleato de etila em reator batelada, CO2 nos estados sub e supercrítico foram avaliados e a pressurização com CO2 subcrítico (30 bar) no meio reacional favoreceu a conversão da reação, atingindo-se 22,1% de conversão em 6 h de reação, essa foi a maior conversão obtida quando comparada às demais pressões estudadas. Em sistema pressurizado com CO2 subcrítico (30 bar), a adição de água ao meio reacional proporcionou um aumento na conversão, com máxima conversão (40,6%) atingida com a adição de 9% de água em 6 h de reação. O efeito do CO2 na síntese do oleato de etila foi avaliado através da cinética da reação e obteve-se 74,1% de conversão em 48 h a 30 bar, 40 °C e 200 rpm, utilizando 12% de sólido fermentado (em relação à massa de ácido oleico), razão molar entre os reagentes 1:3 (ácido oleico:etanol) e 9% de água destilada (em relação à massa de ácido oleico), enquanto que sem CO2 e nas mesmas condições a conversão obtida foi de 71,2% no mesmo tempo reacional. Os resultados indicaram que não houve diferenças significativas entre o sistema pressurizado e não pressurizado. Também foi realizada a avaliação da estabilidade da atividade lipolítica das lipases contidas em sólido fermentado frente à exposição ao CO2-SC em uma célula de equilíbrio de aço inox, usando temperatura de 40 °C, pressão de 100 bar, variando os tempos de exposição com tempo máximo de 8 h. Os experimentos de exposição do sólido fermentado ao CO2-SC mostraram que houve uma queda pouco significativa na sua atividade de hidrólise, obtendo 93% de atividade residual no tempo máximo de exposição. Palavras-chave: lipases; Burkholderia contaminans; fermentação em estado sólido; dióxido de carbono subcrítico; dióxido de carbono supercrítico; esterificação; oleato de etila.Abstract: Lipases and supercritical CO2 (CO2-SC) have been studied due to the several advantages of using these two technologies which, when coupled, can generate benefits in biocatalytic processes. Among the main advantages of using CO2-SC as a solvent, its critical properties (30,9782 °C e 73,773 bar), non-toxicity, easy separation of the reaction medium and high diffusivity facilitating the mass transfer of the reaction mixture stand out. Lipases as biocatalysts, in turn, are alternatives to circumvent problems related to chemical catalysis and its advantages such as variety of catalytic activity, stability and diversity the specificity of the substrate facilitates its performance in enzymatic catalysis processes of various industries. Thus, it was developed a process of production of fermented solid with lipolytic activity, with the purpose of generating a low cost biocatalyst and making its application in biocatalysis. In this work, the effect of CO2 pressurization on the synthesis reaction of ethyl oleate catalysed by a fermented solid containing Burkholderia contaminans lipases was studied. The resulting fermented solid had a moisture content of 10%, hydrolysis activity against olive oil of 129 U g-1SS (units per gram of dry fermented solid) and esterification activity of 6.5 U g-1SS with oleic acid and ethanol. In studies of CO2 pressurization in the ethyl oleate synthesis in a batch reactor, CO2 in the sub and supercritical states were evaluated and pressurization with subcritical CO2 (30 bar) in the reaction medium favored reaction conversion, reaching 22.1% conversion in 6 h of reaction, this was the highest conversion obtained when compared to the other pressures studied. In pressurized system with subcritical CO2 (30 bar), the addition of water to the reaction medium provided an increase in conversion, with maximum conversion (40.6%) achieved with the addition of 9% of water in 6 h of reaction. The effect of CO2 on ethyl oleate synthesis was evaluated by reaction kinetics and a 74.1% conversion at 48 h at 30 bar, 40 °C and 200 rpm was obtained using 12% fermented solid (relative to oleic acid mass), 1:3 molar ratio of reactants (oleic acid: ethanol) and 9% distilled water (relative to oleic acid mass), while without CO2 and under the same conditions the conversion obtained was 71.2% at the same reaction time. Results indicated that there were no significant differences between the pressurized and non-pressurized system. The stability of the lipolytic activity of the lipases contained in fermented solid on CO2-SC exposure in a stainless steel equilibrium cell was evaluated using a temperature of 40 °C, a pressure of 100 bar, varying the exposure times with maximum time 8 h. Exposure experiments of the fermented solid to CO2-SC showed that there was a slight decrease in its hydrolysis activity, obtaining 93% residual activity at the maximum exposure time. Keywords: lipases; Burkholderia contaminans; solid state fermentation; subcritical carbon dioxide; supercritical carbon dioxide; esterification; ethyl oleate66 p. : il.application/pdfLipaseFermentaçãoDioxido de carbonoEsterificação (Quimica)Engenharia QuímicaEfeito da pressurização com CO2 em reação de esterificação catalisada por sólido fermentado contendo lipasesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccess1884/662412021-05-25 15:32:47.748metadata only accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/66241Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-05-25T18:32:47Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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