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Title: Hidrólise enzimática do sorgo sacarino (Sorghum bicolor L. Moench) para produção de açúcares fermentescíveis.
???metadata.dc.creator???: CAMPOS, Daniel Baracuy da Cunha.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: OLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVA, Vimário Simões SILVA
???metadata.dc.contributor.referee2???: MORAES, Crislene Rodrigues Silva.
???metadata.dc.contributor.referee3???: LEÃO, Douglas Alexandre Saraiva.
???metadata.dc.contributor.referee4???: SOUSA , Carlos Alberto Bispo de.
Keywords: Açucares fermentescíveis;Sorgo sacarino;Hidrólise enzimática;Resíduos lignocelulósicos;Celulose;Etanol
Issue Date: 27-Aug-2015
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: CAMPOS, D. B. da C. Hidrólise enzimática do sorgo sacarino (Sorghum bicolor L. Moench) para produção de açúcares fermentescíveis. 2015. 102 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2015.
???metadata.dc.description.resumo???: Os resíduos lignocelulósicos são os mais abundantes no mundo e há atualmente uma preocupação mundial em aproveitá-los como matéria-prima na produção de bioetanol, sendo isso possível devido a esses resíduos serem materiais ricos em celulose. A celulose é um polímero de cadeia longa composta de um só monômero a glicose, unidos por uma ligação glicosídica β-1-4. A glicose pode ser transformada em álcool etílico via fermentação, podendo a mesma ser obtida da celulose via hidrólise enzimática ou via hidrólise ácida. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da utilização do sorgo sacarino (Sorghum bicolor L. Moench) através da hidrólise enzimática, para produção de açúcares fermentescíveis. O sorgo sacarino foi caracterizado fisico-quimicamente in natura e após as etapas de pré-tratamento através de métodos convencionais e por meio das técnicas DRX, MEV, TG, DSC, também foram realizadas análises granulométricas, ensaios de resistência a flexão e quantificação de açúcares pelo método CLAE. Foram realizadas etapas de pré-tratamento básico e ácido, cujas foram conduzidas em um reator pressurizado, assim como realizado a hidrólise enzimática, em ambos os processos foi utilizado como ferramenta um planejamento experimental 23, no qual foi avaliado o tempo, temperatura e concentração de NaOH e H2SO4 nas etapas de prétratamento, e o efeito da carga enzimática (FPU.g-1), da relação massa de sorgo/volume extrato (g.mL-1) e a rotação do shaker, para etapa de hidrólise. Foram utilizadas na hidrólise enzimática as enzimas comercias Celluclast 1.5L da Novozyme e a betaglicosidase da Proenzyme, 3,00g de substrato, temperatura de 55 °C e pH 4,8. As etapas de pré-tratamento concentraram a alfa-celulose, a qual passou de 32,75% no sorgo in natura para 66,15% no sorgo pré-tratado básico e 54,99% no sorgo pré-tratado básico seguido de pré-tratamento ácido. As análises por DRX comprovaram mudanças na cristalinidade do material e as análises por MEV mostraram modificações na morfologia do bagaço. Por meio das análises de TG/DTG e DSC foi comprovado a degradação da hemicelulose e lignina, quando se utilizou os pré-tratamentos. Através do ensaio de resistência a flexão verificou-se mudanças nas propriedades mecânicas do sorgo in natura, para sorgo após etapas de pré-tratamento. A hidrólise enzimática foi realizada no sorgo sacarino in natura e pré-tratado com NaOH, obteve-se uma concentração de glicose de 16713,7 mg.L-1 para o sorgo sacarino in natura e de 31639,3 mg.L-1 para o bagaço pré-tratado com NaOH, ambos no tempo de hidrólise de 48 horas.
Abstract: The lignocellulosic residues are the most abundant in the world and currently there is a worldwide concern in reuses them as raw material in the production of bioethanol, its being possible due to these waste materials are rich in cellulose. Cellulose is a long chain polymer composed of one monomer glucose, linked by a glycosidic bond β-1-4. Glucose can be converted into ethyl alcohol via fermentation, and this can be achieved by enzymatic hydrolysis of cellulose and via acid hydrolysis. The main goal of this work was to evaluate the potential use of sweet sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) by enzymatic hydrolysis to produce fermentable sugars. The sorghum was characterized physico-chemically in nature and after completes the pretreatment steps by conventional methods and through techniques of DRX, MEV, TG, DSC, It was also held grain size analysis strength flexion assay and sugars quantification by CLAE method. The basic pretreatment steps ware performed and acid, which were conducted in a pressurized reactor, as carried out enzymatic hydrolysis in both cases it was used as an experimental planning tool, design 23, in which was evaluated time, temperature and NaOH and H2SO4 concentration, in the stages of pretreatment, and the effect of the enzyme load (FPU.g-1), the mass of sorghum / volume ratio extract (g.mL-1) and the rotation shaker for hydrolysis step. They were used in the enzymatic hydrolysis of commercial enzymes Celluclast 1.5L and Novozyme beta-glucosidase proenzyme, 3,00g substrate temperature of 55 °C and pH 4.8, The pretreatment steps concentrate alpha-cellulose, which increased from 32.75% to sorghum in nature to 66.15% in the basic pre-treated sorghum and 54.99% in the basic pretreated sorghum followed by pretreatment acid. The DRX analyzes confirmed changes in crystallinity and MEV analysis showed changes in the residue morphology. Through TG/DTG and DSC analysis was confirmed the hemicellulose and lignin degradation, when using pretreatments. Through the flexural strength assay was found that are changes in the mechanical properties of the in nature sorghum after pretreatment steps. Enzymatic hydrolysis was conducted on sweet sorghum in natura and pretreated with NaOH, obtained a glucose concentration of 16713.7 mg l-1 for sweet sorghum in nature and 31639.3 mg L-1 for the pre-treated pulp with NaOH, both in the hydrolysis time was 48 hours.
Keywords: Açucares fermentescíveis
Sorgo sacarino
Hidrólise enzimática
Resíduos lignocelulósicos
Celulose
Etanol
???metadata.dc.subject.cnpq???: Processos de fabricação
Tecnologia Química
Outros
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/877
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