( PDF ) Estudo da fermentação simultânea à hidrólise de soro de queijo, utilizando a lactase e Saccharomyces cerevisiae

Download PDF

ads:

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

ESTUDO DA FERMENTAÇÃO SIMULTÂNEA À HIDRÓLISE, DE

SORO DE QUEIJO, UTILIZANDO LACTASE E Saccharomyces

cerevisiae

AILTON CESAR DE ANDRADE

UBERLÂNDIA - MG

2005

ads:

Livros Grátis

http://www.livrosgratis.com.br

Milhares de livros grátis para download.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

ESTUDO DA FERMENTAÇÃO SIMULTÂNEA À HIDRÓLISE, DE SORO DE

QUEIJO, UTILIZANDO LACTASE E Saccharomyces cerevisiae

Ailton Cesar de Andrade

Engenheiro Químico

Dissertação de Mestrado apresentada ao

Programa de Pós-Graduação em En

enharia

Química da Universidade Federal de

Uberlândia como parte dos requisitos

necessários à obtenção do título de Mestre em

enharia Química, área de concentração

em Pesquisa e Desenvolvimento de Processos

Químicos.

UBERLÂNDIA - MG

2005

ads:

FICHA CATALOGRÁFICA

A553e

Andrade, Ailton Cesar, 1976-

Estudo da fermentação simultânea à hidrólise, de soro de queijo,

utilizando lactase e Saccharomyces cerevisiae / Ailton Cesar de

Andrade. - Uberlândia, 2005.

110f. : il.

Orientador: Euclídes Honório de Araújo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Uberlândia,

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.

Inclui bibliografia.

1. Engenharia química - Teses. 2. Soro de queijo - Teses. 3.

Fermentação alcoólica - Teses. 4. Hidrólise da lactose - Teses. I.

Araújo, Euclídes Honório de. II. Universidade Federal de Uberlândia.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. III.Título.

CDU: 66.0 (043.3)

“Se todos os seus esforços

orem vistos com indiferença,

não desanime. Também o sol,

ao nascer, dá um espetáculo

todo especial e, no entanto, a

maioria da platéia continua

dormindo”.

Provérbio chinês

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus que me iluminou e me deu forças em todos os momentos

de dificuldades para que eu pudesse vencer as barreiras encontradas e chegar ao término

de mais um etapa de minha vida.

Ao CNPq pelo apoio financeiro.

Aos meus pais e irmãos pelo incentivo e pela força nos momentos difíceis.

Ao orientador Professor Euclídes Honório de Araújo, pela amizade e confiança

em mim depositado, pela orientação, esforço e dedicação durante todo o trabalho.

A todos os professores da FEQUI, principalmente aos professores Ubirajara

Coutinho e Márcia Gonçalves pela colaboração efetiva e ao professor da UEM, José

Eduardo Olivo, pelas sugestões que foi de grande valia.

A todos, colegas de graduação, pós-graduação e aos amigos que direta e

indiretamente, acompanharam o meu crescimento no desenvolvimento deste trabalho.

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS............................................................................................... ........i

LISTA DE TABELAS.....................................................................................................iii

RESUMO.........................................................................................................................iv

ABSTRACT......................................................................................................................v

TCAPÍTULO 1T ................................................................................................................... 1

TINTRODUÇÃOT ................................................................................................................ 1

TCAPÍTULO 2T ................................................................................................................... 3

TREVISÃO BIBLIOGRÁFICAT ......................................................................................... 3

T2.1 – LEITET .................................................................................................................. 3

T2.2 – SORO DE QUEIJOT ............................................................................................. 5

T2.2.1 – Poder poluente do soroT ................................................................................. 7

T2.2.2 – Dificuldades para aproveitamento do soroT ................................................... 8

T2.2.3 – Formas de aproveitamento do soroT ............................................................... 8

T2.3 – LACTOSET ........................................................................................................... 9

T2.4 –HIDRÓLISE DA LACTOSET ............................................................................. 11

T2.5 – ENZIMA β-GALACTOSIDASET ...................................................................... 13

T2.6 – INFLUÊNCIA DO pH NA ATIVIDADE E ESTABILIDADE DAS ENZIMAST

.................................................................................................................................... 16

T2.7 – INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA ATIVIDADE E ESTABILIDADE

DAS ENZIMAST ......................................................................................................... 17

T2.8 – SORO COMO SUBSTRATO PARA FERMENTAÇÃOT ................................ 18

T2.9 – LEVEDURAS FERMENTATIVAST ................................................................. 20

T2.10 – CINÉTICA DE PROCESSOS FERMENTATIVOST ...................................... 21

TCAPÍTULO 3T ................................................................................................................. 23

TMATERIAS E MÉTODOST ............................................................................................ 23

T3.1 – MATERIAIST ..................................................................................................... 23

T3.1.1 – Soro de queijo em póT .................................................................................. 23

T3.1.2 – Enzima β-GalactosidaseT ............................................................................. 23

T3.1.3 – MicrorganismoT ........................................................................................... 24

T3.1.4 – Unidade ExperimentalT ................................................................................ 24

T3.1.5 – CentrífugaT ................................................................................................... 25

T3.1.6 – Banho termostatizadoT ................................................................................. 25

T3.1.7 – EspectrofotômetroT ...................................................................................... 26

T3.1.8 – AutoclaveT .................................................................................................... 26

T3.1.9 – Micro-destiladorT ......................................................................................... 26

T3.1.10 – ReagentesT .................................................................................................. 26

T3.2 – MÉTODOST ........................................................................................................ 27

T3.2.1 – Definição das variáveisT ............................................................................... 27

T3.2.2 – Preparo do meio de fermentaçãoT ................................................................ 28

T3.2.3 – Início da fermentaçãoT ................................................................................. 29

T3.2.4 – Cálculo do Rendimento e da ProdutividadeT ............................................... 30

T3.2.5 – Modelo ExperimentalT ................................................................................. 30

T2.2.7 – Cinética da fermentação: parâmetro k e ordem da reaçãoT .............................. 32

CAPÍTULO 4 ................................................................................................................. 34

RESULTADOS E DISCUSSÕES.................................................................................. 34

4.1- RESULTADOS OBTIDOS ................................................................................ 34

4.2 – RESULTADOS: CONCENTRAÇÃO DE SORO = 60G/L ............................. 36

4.3 – RESULTADOS: CONCENTRAÇÃO DE SORO = 90G/L ............................. 52

4.4 – PRODUTIVIDADE E RENDIMENTO DOS ENSAIOS................................. 67

4.4.1 – Concentração de soro = 60g/L.................................................................... 67

4.4.2 – Concentração de soro = 90g/L.................................................................... 67

4.5 – EFEITO DA AGITAÇÃO NO RENDIMENTO DA FERMENTAÇÃO......... 68

4.6 – COMPARAÇÃO DO MODELO TEÓRICO COM O MODELO

EXPERIMENTAL

..................................................................................................... 69

4.7 – CINÉTICA DA FERMENTAÇÃO: PARÂMETRO K E ORDEM DA

REAÇÃO

.................................................................................................................... 75

CAPÍTULO 5 ................................................................................................................. 77

CONCLUSÕES E SUGESTÕES................................................................................... 77

5.1 – CONCLUSÕES................................................................................................. 77

5.2 – SUGESTÕES .................................................................................................... 78

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................... 79

ANEXO.......................................................................................................................... 83

ANEXO 1....................................................................................................................... 83

TÉCNICAS UTILIZADAS DURANTE A EXECUÇÃO DOS ENSAIOS.............. 83

ANEXO 2....................................................................................................................... 87

MÉTODO PARA O PREPARO DAS SOLUÇÕES.................................................. 87

APÊNDICE .................................................................................................................... 89

APÊNDICE 1 ................................................................................................................. 89

CURVA DE CALIBRAÇÃO: AÇÚCAR REDUTOR.............................................. 89

APÊNDICE 2 ................................................................................................................. 91

PARÂMETROS E COEFICIENTE DE CORRELAÇÃO......................................... 91

APÊNDICE 3 ................................................................................................................. 94

RESULTADOS DOS ENSAIOS REALIZADOS..................................................... 94

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1: Composição média do leite (BLOWEY, 1992)............................................. 4

Figura 2.2: Estrutura molecular da lactose (WALSTRA & JENNESS, 1984) ................ 9

Figura 2.3: Lactase catalisando a reação (LOPEZ-LEIVA & GUZMAN, 1985).......... 14

Figura 2.4: Representação esquemática de variações de concentrações em um processo

fermentativo. P, concentração de produto; S, concentração de substrato; X,

concentração do microrganismo (BORZANI et. al., 1975).

................................... 22

Figura 3.1: Fermentador utilizado na execução dos ensaios.......................................... 24

Figura 3.2: Centrífuga utilizada na separação das fases da fermentação....................... 25

Figura 3.3: Banho Termostizado.................................................................................... 26

Figura 4.1: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 1. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,2

g/L; concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 500 rpm.

............................ 36

Figura 4.2: Açúcar redutor e Glicose para o Ensaio 1................................................... 37

Figura 4.3: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 2. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,2

g/L; concentração de inóculo de 50 g/L e agitação de 300 rpm.

............................ 39

Figura 4.4: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 2..................................................... 40

Figura 4.5: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 3. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,4

g/L; concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 300 rpm.

............................ 41

Figura 4.6: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 3..................................................... 42

Figura 4.7: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 4. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,4

g/L; concentração de inóculo de 50 g/L e agitação de 300 rpm.

............................ 43

Figura 4.8: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 4..................................................... 44

Figura 4.9: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 5. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,2

g/L; concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 300 rpm.

............................ 45

Figura 4.10: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 5................................................... 46

Figura 4.11: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 6. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,4

g/L; concentração de inóculo de 70 g/L e agitação de 300 rpm.

............................ 47

Figura 4.12: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 6................................................... 48

Figura 4.13: Concentração de etanol em função dos tempos de fermentação................ 49

Figura 4.14: Açúcares redutores em função dos tempos de fermentação ...................... 50

Figura 4.15: Concentração de glicose ao longo das fermentações................................. 51

Figura 4.16: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 7. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,4

g/L; concentração de inóculo de 70 g/L e agitação de 300 rpm.

............................ 52

Figura 4.17: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 7................................................... 53

Figura 4.18: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 8. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,2

g/L; concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 500 rpm.

............................ 54

Figura 4.19: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 8................................................... 55

Figura 4.20: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 9. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,2

g/L; concentração de inóculo de 70 g/L e agitação de 300 rpm.

............................ 56

Figura 4.21: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 9................................................... 57

Figura 4.22: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 10. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,4

g/L; concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 500 rpm.

............................ 58

Figura 4.23: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 10................................................. 59

Figura 4.24: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 11. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,4

g/L; concentração de inóculo de 70 g/L e agitação de 500 rpm.

............................ 60

Figura 4.25: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 11................................................. 61

Figura 4.26: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 12. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,2

g/L; concentração de inóculo de 50 g/L e agitação de 300 rpm.

............................ 62

Figura 4.27: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 12................................................. 63

Figura 4.28: Concentração de etanol em função dos tempos de fermentação................ 64

Figura 4.29: Açúcares redutores em função dos tempos de fermentação ...................... 65

Figura 4.30: Concentração de glicose ao longo das fermentações................................. 66

Figura 4.31: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 1............ 69

Figura 4.32: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 2............ 70

Figura 4.33: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 3............ 70

Figura 4.34: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 4............ 71

Figura 4.35: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 5............ 71

Figura 4.36: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 6............ 72

Figura 4.37: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 7............ 72

Figura 4.38: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 8............ 73

Figura 4.39: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 9............ 73

Figura 4.40: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 10.......... 74

Figura 4.41: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 11.......... 74

Figura 4.42: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 12.......... 75

Figura AP-1: Curva de calibração para avaliar concentração de lactose ....................... 89

iii

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 2.1: Composição de certos alimentos em aminoácidos, expressos g/100g das

proteínas de origem

.................................................................................................. 6

Tabela 2.2: Composição de extrato seco.......................................................................... 7

Tabela 2.3: Poder adoçante relativo e solubilidade de vários açúcares.......................... 10

Tabela 2.4: Propriedades comparativas da lactose e da lactose 90% hidrolisada .......... 12

Tabela 2.5: Propriedades das lactases microbianas........................................................ 15

Tabela 2.6: Caracterização de lactases de varias fontes em relação ao pH ótimo.......... 17

Tabela 3.1: Composição do soro de queijo fornecido pela Vigor Alimentos S/A. ........ 23

Tabela 3.2: Condições das variáveis avaliadas durante a realização dos experimentos. 28

Tabela 4.1: Condições e resultados obtidos nas fermentações....................................... 35

Tabela 4.2: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 1 ....................................... 38

Tabela 4.3: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 2 ....................................... 40

Tabela 4.4: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 3 ....................................... 42

Tabela 4.5: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 4 ....................................... 44

Tabela 4.6: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 5 ....................................... 47

Tabela 4.7: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 6 ....................................... 49

Tabela 4.8: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 7 ....................................... 53

Tabela 4.9: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 8 ....................................... 56

Tabela 4.10: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 9 ..................................... 58

Tabela 4.11: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 10 ................................... 60

Tabela 4.12: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 11 ................................... 62

Tabela 4.13: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 12 ................................... 64

Tabela 4.14: Produtividade e Rendimento obtidos nos Ensaios 1 a 6............................ 67

Tabela 4.15: Produtividade e Rendimento obtidos nos Ensaios 7 a 12.......................... 67

Tabela 4.16: Agitação e Rendimento obtidos nos Ensaios 1 a 6.................................... 68

Tabela 4.17: Agitação e Rendimento obtidos nos Ensaios 7 a 12.................................. 68

Tabela 4.18: Valores de k, n e R para todos os ensaios

................................................ 76

RESUMO

O objetivo deste trabalho é o estudo do processo de fermentação simultânea à hidrólise,

de soro de queijo, utilizando uma levedura bem conhecida, Sacharomyces cerevisiae,

juntamente com uma lactase obtido do fungo, Aspergillus oryzae, capaz de hidrolisar a

lactose, nas condições de pH e temperatura respectivamente: 4,5 e 30ºC. Foram

utilizados como materiais: soro de queijo em pó desnatado; a enzima era β-

Galactosidase (EC 3.2.1.23), da Sigma-Aldrich e a levedura Saccharomyces cerevisiae,

na forma de fermento da Fleischmann. A unidade experimental utilizada para conduzir a

fermentação é da marca Biostat B-Braun, reator batelada, com volume útil de 1,5 L.

Foram seguidas algumas metodologias, como o método da Oxidação pelo Dicromato de

Potássio, para determinação do teor de álcool presente nas amostras; o Método do Ácido

Dinitrossalicílico (DNS), para avaliar a quantidade de açúcares redutores presentes no

decorrer dos ensaios e o Teste Enzimático Colorimétrico para determinação de Glicose

nas amostras. A maior produtividade e rendimento alcançados nos ensaios conduzidos a

60 g/L de soro, foram de 2,85 g/L.h e 93,06 %; e para os ensaios conduzidos a 90 g/L de

soro, foram de 3,68 g/L.h e 93,90 %.

PALAVRAS CHAVES: Soro de queijo, fermentação alcoólica, hidrólise da lactose.

ABSTRACT

The goal of this work was to study the process of simultaneous saccharification and

fermentation of cheese whey, using a well-known yeast, Saccharomyces cerevisiae, and

a lactase obtained from Aspergillus oryzae. The conditions of pH and temperature were

4.5 and 30ºC, respectively. Materials used: powder skimmed cheese whey, the enzyme

β-Galactosidase (EC 3.2.1.23) by Sigma-Aldrich and the yeast S. cerevisiae

manufactured by Fleischmann Co. The experimental unit used to carry out the

fermentation was the Biostat B-Braun model, with net capacity of 1.5 L. The method of

oxidation by potassium dichromate was used to determine the alcohol content in the

samples, the dinitrosalicylic acid method (DNS) was used to evaluate the quantity of

reducing sugars present during the experiments and the enzymatic colorimetric test was

used to determine the glucose content in the samples. For 60 g/L of whey, the largest

productivity and yield obtained were 2.85 g/L.h and 93.06%. And for 90 g/L of whey,

they were 3.68 g/L.h and 93.90%, respectively.

Key words: cheese whey, alcoholic fermentation, lactose saccharification.

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

Há, atualmente, no mundo, uma crescente compreensão de que os compostos

orgânicos podem ser utilizados como matéria-prima para produção de alimentos,

energia e produtos químicos, substituindo, total ou parcialmente, as fontes fósseis de

combustível. Já que, os combustíveis de origem fóssil são esgotáveis e não se renovam,

sendo que o período para a sua formação não se mede em anos, mas avalia-se em

períodos geológicos (MENEZES, 1980).

Os combustíveis fósseis mais utilizados e mais conhecidos são o carvão mineral

e os derivados do petróleo, tais como: a gasolina e o óleo diesel.

Um combustível para veículos, originário de fonte renovável é o etanol,

produzido principalmente a partir da cana-de-açúcar.

Com os crescentes preços dos combustíveis automotores tem-se chamado a

atenção para a possibilidade de produzir etanol a partir de outras fontes renováveis.

Neste contexto, o soro de queijo vem surgindo como uma alternativa viável na produção

de etanol (DEMOTT, et. al.,1981; CHEN & ZALL, 1982).

O soro é o resíduo da fabricação do queijo, que antigamente era pouco

valorizado e considerado apenas mais um poluente da indústria de alimentos.

O soro de queijo é o constituinte de maior importância, tanto pelo volume

gerado, como pela sua carga poluidora. Aproximadamente 80% do volume do leite

destinado à fabricação de queijos se transforma em soro (PAOLUCCI, 1991).

A principal preocupação com relação ao soro de queijo de uma maneira global é

que, na maioria dos países, grande parte do soro é incorporada às águas residuárias dos

laticínios, sendo despejada em cursos d’água, muitas vezes sem o tratamento adequado

(KOSIKOWSKI, 1979). Estima-se que o potencial poluidor do soro de queijo é,

aproximadamente, cem vezes maior que o do esgoto doméstico. Os níveis de DBO -

Demanda Biológica de Oxigênio - são em média de 55.000 mg/L de soro, contra cerca

de 500 mg/L do esgoto doméstico (RALPH, 1982 apud TORRES, 1988; COELHO et.

al.,2002;FERREIRA,2003).

Capítulo 1 – Introdução

Atualmente, a legislação ambiental é cada vez mais severa, assim as indústrias

de laticínios procuram alternativas para aproveitar o soro de queijo. Sendo que o

aproveitamento do soro constitui uma forma para diminuir a capacidade poluidora desse

resíduo atendendo assim os órgãos ambientais.

Dentre as várias técnicas de aproveitamento do soro de queijo, destaca-se

(MINAS AMBIENTE, 1998): na alimentação animal e como substrato para a

fermentação.

O aproveitamento do soro apresenta uma dupla vantagem (FERREIRA, 2003):

• O lucro advindo da comercialização dos produtos;

• A economia do investimento que se obtém ao dispensar o tratamento

convencional do soro.

A produção de álcool através da fermentação do soro tem sido estimulada pela

crescente necessidade mundial de energia, além de representar uma forma simples de

tratamento e disposição de grandes quantidades de soro de leite produzido pela indústria

de alimentos (KOSIKOWSKI, 1979).

O álcool produzido por fermentação do soro pode ser empregado tanto na

fabricação de vinagre e vinhos (HOLSINGER et al., 1974; KOSIKOWSKI, 1979),

quanto na produção de etanol combustível (CHEN & ZALL, 1982; COTON, 1985).

A conversão do soro de queijo em etanol pode ser uma alternativa para o

aproveitamento de seus nutrientes. Pesquisas estão sendo desenvolvidas a fim de

encontrar os melhores métodos e condições para conversão, buscando também melhorar

a eficiência e rendimento do produto, uma vez que a matéria-prima é barata, podendo,

neste contexto, alcançar retorno financeiro com a sua comercialização e diminuir a

carga poluidora do soro.

O objetivo principal deste trabalho foi o estudo do processo de fermentação

simultânea à hidrólise, do soro de queijo, utilizando uma levedura bem conhecida,

Sacharomyces cerevisiae, juntamente com uma lactase produzida pelo fungo,

Aspergillus oryzae, capaz de hidrolisar a lactose em um açúcar mais facilmente

fermentável, nas condições pré-fixadas de pH e temperatura, 4,5 e 30ºC.

CAPÍTULO 2

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 – LEITE

O leite é uma mistura complexa, nutritiva e estável de gordura, proteínas e

outros elementos sólidos, que se encontram suspensos em água. A gordura e as

vitaminas lipossolúveis, A, D, E e K, encontram-se em forma de emulsão, ou seja, uma

suspensão de pequenos glóbulos que não se misturam com a água. O leite bovino tem

em média 4,8% de lactose, correspondendo a aproximadamente 50% dos sólidos totais

do leite desnatado (VINHAL, 2001).

Pequenas quantidades de outros carboidratos são encontradas no leite,

parcialmente ligadas a fosfatos, lipídeos e/ou proteínas e parcialmente livres, como por

exemplo, os monossacarídeos glicose e galactose a uma concentração de

aproximadamente 10 mg/L e os oligossacarídeos a aproximadamente 100 mg/L

(RENNER, 1983).

A lactose, as proteínas do soro (albumina, imunoglobulinas, hormônios e

enzimas), os minerais, as vitaminas hidrossolúveis (complexo B e C) e substâncias

nitrogenadas não protéicas (amônia, uréia, ácido úrico, creatina, ácido hipúrico e outras)

encontram-se completamente dissolvidas na água do leite, formando uma solução

(BLOWEY, 1992)

A principal proteína do leite é a caseína, que apresenta uma excelente qualidade

nutricional e é muito importante na fabricação de queijos. Apresenta-se na forma de

partículas de tamanho muito reduzido (0,05 a 0,5 µm), que se distribuem

uniformemente numa suspensão. Estas partículas são chamadas de micelas, que são

agrupamentos de várias moléculas de caseína junto com sais de cálcio, fósforo e outros,

e a sua dispersão no leite é conhecida como suspensão coloidal. (VINHAL, 2001).

A composição do leite varia entre as diferentes espécies de mamíferos e mesmo

entre indivíduos da mesma espécie. Dentro de uma espécie, a composição depende de

muitos fatores, tais como: raça, período de lactação, tipo de alimento, manejo da

alimentação, freqüência de ordenha, entre outros. Assim, é difícil definir uma

composição “normal” do leite. Entretanto, as relações entre os diversos constituintes do

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

leite são muito estáveis e podem ser usadas para indicar se houve qualquer adulteração

na sua composição (BLOWEY, 1992). A composição média do leite é apresentada na

Figura 2.1.

Figura 2.1: Composição média do leite (BLOWEY, 1992)

O leite fresco normal tem um sabor ligeiramente adocicado, devido

principalmente ao seu conteúdo de lactose. Entretanto, todos os elementos do leite,

inclusive as proteínas que são insípidas, participam de forma direta ou indireta na

sensação de sabor. Possui uma cor definida como branco-amarelada e opaca, a qual se

LEITE

ÁGUA (87,5%)

GORDURA (3,8%)

FRAÇÃO RESTANTE

(3,3%)

LACTOSE

(4,6%)

CINZAS/VITAMINAS

(0,8%)

NÃO-PROTEICO (0,2%)

ALBUMINA E GLOBULINAS (0,5%)

CASEÍNA (2,6%)

PROTEÍNA (3,1%)

SÓLIDOS NÃO GORDUROSOS (8,7%)

SÓLIDOS TOTAIS (12,5%)

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

deve principalmente à dispersão da luz pelas micelas de fosfocaseinato de cálcio. Os

glóbulos de gordura também dispersam a luz, mas contribuem muito pouco para a cor

branca do leite. O caroteno e a riboflavina contribuem para a cor amarelada (VINHAL,

2001).

O leite, sendo um alimento extremamente perecível e sujeito a se contaminar

com microrganismos patogênicos ou não, pode trazer prejuízos à saúde do consumidor e

causar problemas no processamento industrial. A população de coliformes, por

exemplo, duplica a cada 20 a 30 minutos quando o leite é estocado temperatura de 25ºC

a 40ºC; já, quando mantido sob temperaturas de 2ºC a 5ºC, é reduzida a possibilidade de

multiplicação das bactérias capazes de transformar a lactose em ácido láctico

(VINHAL, 2001).

2.2 – SORO DE QUEIJO

O soro de queijo pode ser definido como a parte líquida do leite, após a

precipitação da caseína, seja para fabricação desta, seja na confecção de queijos. O soro

engloba aproximadamente metade dos sólidos contidos no leite, dos quais a lactose é o

constituinte presente em maior quantidade. A composição dos soros é variável, sendo

função do leite empregado e também das perdas que ocorrem durante a fabricação do

queijo. No entanto, é de se esperar que os componentes solúveis do leite estejam

presentes nas mesmas proporções que se encontravam originalmente, uma vez que os

mesmos permeiam juntos como soro durante a separação do mesmo. Deve-se levar em

conta que as quantidades desses componentes que ficaria no queijo, depende, em grande

parte, da quantidade de soro retida no mesmo (RAMOS, 1985).

O soro representa aproximadamente 85 a 95% do volume de leite e detém 55%

dos nutrientes do leite. Dentre os nutrientes mais importantes destaca-se a lactose,

proteínas solúveis, lipídios e sais minerais (MARWAHA & KENNEDY, 1988).

Aproximadamente 50% de produção mundial de soro de queijo passa por algum

tratamento e são transformados em vários produtos alimentícios, sendo que 45% deste

total é utilizado diretamente na sua forma líquida, 30% na forma de soro de queijo

pulverizado, 15% como lactose e subprodutos de delactosado e o restante como queijo

(MARWAHA & KENNEDY, 1988).

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

Com o desenvolvimento de novas tecnologias e a diversificação de uso cada vez

maior, o soro e suas frações tornaram-se ingredientes alimentares muito valorizados.

Dos produtos que podem ser obtidos a partir do soro pode-se citar: o soro em pó,

as proteínas do soro, o queijo, a lactose, o ácido láctico, o álcool, o vinagre e alimentos

especiais (concentrado protéico, bebidas) (TORRES, 1988).

Com relação às proteínas presentes no soro, o mesmo constitui-se em uma

importante fonte destas substâncias, quando comparado com outros alimentos. A Tabela

2.1 compara os aminoácidos presentes no soro de queijo com aqueles de outras

proteínas (VIEIRA & NEVES, 1987, apud FERREIRA, 2003).

Tabela 2.1: Composição de certos alimentos em aminoácidos, expressos g/100g das

proteínas de origem

Componentes

do polímero

Ovo Proteínas do

soro

Caseína Músculo de

porco

Soja

Isoleucina 6,45 6,55 5,80 5,70 5,15

Leucina 8,30 14,00 9,50 9,00 7,85

Lisina 7,05 10,90 7,60 10,00 6,20

Metionina 3,40 2,35 2,95 3,00 1,35

Cisteina 2,25 3,15 0,40 1,40 1,35

Tirosina 4,05 4,80 5,70 3,95 3,40

Treonina 5,15 6,70 4,00 5,10 4,10

Triptofano 1,50 3,20 1,30 1,20 1,25

Valina 7,15 6,85 6,80 6,20 5,30

Sub-total 51,10 62,55 49,45 50,15 41,05

Fonte: VIEIRA & NEVES (1987)

As quantidades de proteínas, sais minerais, ácidos graxos, lactose e ácido lático

são bastante variáveis no soro de queijo, sendo afetada pelo tipo de queijo fabricado e

pelo tratamento térmico, dentre outros fatores (PONSANO et. al., 1992).

Vários fatores influenciam na composição e, portanto, no valor nutricional do

soro. São eles a qualidade e característica do leite, o tipo de queijo produzido, eventuais

tratamentos térmicos do leite ou do soro. Aditivos e fermentos, tempo de ruptura do

coágulo, valor final de acidez, desnate, adição de água, tempo de permanência na

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

fábrica de queijo, higiene e condições de transporte do soro (BERTOL & SANTOS

FILHO, 1996).

Segundo RICHARDS (1997), pode-se classificar os diferentes tipos de soro de

queijo da seguinte maneira:

• Soro doce, a partir da fabricação de queijos tipo cheddar, suíço e similares,

obtidos através da coagulação enzimática do leite;

• Soro ácido, a partir da fabricação de queijo tipo cottage ou de caseína, obtidos

através da coagulação utilizando-se ácido;

• Soro desproteinizado, obtido a partir da coagulação das proteínas a quente.

Dos constituintes da fração sólida do soro, a lactose é o que se encontra em

maior quantidade, tanto no soro doce, quanto no soro ácido. Contudo, a sua quantidade

no soro ácido pode ser menor, devido à fermentação durante a manufatura de queijos

que produzem este tipo de soro (FERREIRA, 2003).

O soro na sua forma líquida apresenta um teor em água que varia entre 91 e

95%. A quantidade de extrato seco do soro é reduzida e representa em média 7% do

peso total. Este extrato, no entanto, é bastante rico e sua composição média em peso é

mostrada na Tabela 2.2, (PAOLUCCI, 1991).

Tabela 2.2: Composição de extrato seco

Componente Composição (em peso)

Lactose 70 a 80%

Compostos Nitrogenados 10 a 14%

Sais Minerais 1,5 a 4,0%

Lipídeos 0,5 a 6%

Fonte: PAOLUCCI (1991)

2.2.1 – Poder poluente do soro

O soro de queijo quando lançado em cursos d’água pode produzir um efeito

poluidor pronunciado, devido ao consumo do oxigênio dissolvido na água pelos

microrganismos, diminuindo assim a concentração deste, podendo ocorrer a mortandade

de peixes e outros seres do ecossistema aquático (ARAÚJO, 2001).

Estima-se que o potencial poluidor do soro é, aproximadamente, cem vezes

maior que o do esgoto doméstico. Os níveis de DBO são em média de 55.000 mg/L de

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

soro, contra cerca de 500 mg/L do esgoto doméstico (RALPH, 1982 apud TORRES,

1988; COELHO et. al., 2002; FERREIRA, 2003).

O Descarte do soro diretamente no solo, no entanto, conduz ainda a outros sérios

problemas ambientais: compromete a estrutura físico-química do solo e diminui o

rendimento das colheitas (PONSANO et. al., 1992).

2.2.2 – Dificuldades para aproveitamento do soro

De modo geral, a visão do soro como um rejeito e não como uma matéria-prima

dificulta bastante o aproveitamento deste valioso produto.

Dessa visão decorre o aproveitamento inadequado que o soro recebe na maioria

dos locais onde é produzido, sendo na maior parte estocado de forma inadequada até

que se realize o seu descarte.

O aproveitamento do soro encontra alguns obstáculos, tais como:

• A maioria das queijarias é de pequeno e médio porte, o que dificulta a

implantação de uma política de aproveitamento ou tratamento;

• Nestas unidades a geração de soro é relativamente pequena;

• Falta de recursos humanos qualificados na maioria das unidades produtivas;

• Deficiente malha viária e grandes distâncias, que dificulta o rápido escoamento

deste produto (MINAS AMBIENTE, 1998).

2.2.3 – Formas de aproveitamento do soro

Com vistas à crescente necessidade de aproveitamento do soro, um grande

número de experimentos tem sido desenvolvido em todo o mundo. Os resultados tem

sido satisfatórios na indústria de panificação, confeitos e sobremesas geladas. Um uso

relativamente novo para os sólidos do soro é como substrato, após enriquecimento com

substâncias promotoras de crescimento, no preparo de culturas lácticas (MINAS

AMBIENTE, 1998).

Existem atualmente tecnologias disponíveis para aproveitar o soro de queijo e

dentre estas pode-se, segundo MINAS AMBIENTE (1998) citar, além do uso para

alimentação animal e como substrato para a fermentação, a fabricação de:

• Queijos de soro;

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

• Bebidas;

• Soro concentrado;

• Soro em pó;

• Soro desmineralizado;

• Concentrados protéicos por ultrafiltração;

• Proteínas do soro;

• Lactose.

2.3 – LACTOSE

A lactose, cujo nome sistemático é o 4-O-β-D-galactopiranosil-D-glucopiranose,

é o principal carboidrato do leite de todos os mamíferos, sendo formado nas glândulas

mamárias a partir da glicose do sangue (FERREIRA, 1978; FREYER, 1972).

A lactose, presente no soro de queijo é chamada de açúcar do leite.

Quimicamente, a lactose, que está apresentada na Figura 2.2, é um dissacarídeo redutor

constituída por um radical D-glicose e outro D-galactose, unidos por uma ligação β-

1→4 glicosídica (WALSTRA & JENNESS, 1984; HOLSINGER et al., 1974).

Figura 2.2: Estrutura molecular da lactose (WALSTRA & JENNESS, 1984)

Em relação a outros açúcares, a lactose possui baixo poder adoçante e baixa

solubilidade (HOLSINGER et al., 1974). Contudo, seus componentes monossacarídeos,

glicose e galactose, possuem um alto poder adoçante, além de outras características

desejáveis. Adicionando-se a esta propriedade o problema da baixa solubilidade, a

lactose não possui características para ser utilizada como adoçante (ZADOW, 1984). A

Tabela 2.3 relaciona a doçura de vários açúcares e as suas solubilidades.

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

Tabela 2.3: Poder adoçante relativo e solubilidade de vários açúcares

Solubilidade (%) Poder Adoçante Relativo

10ºC 30ºC 50ºC

Sacarose 100 66 69 73

Lactose 16 13 20 30

D- Galactose 32 28 36 47

D-Glicose 74 40 54 70

D-Frutose 173 - 82 87

Fonte: ZADOW (1984)

A lactose representa cerca de 70% (m/m) dos sólidos do soro, e sua extração

pode ser economicamente viável. O Brasil importa cerca de 120 toneladas de lactose por

mês para uso em produtos farmacêuticos e em alimentos (MINAS AMBIENTE, 1998).

A lactose também pode ser usada como matéria-prima para a produção de diversos

produtos:

• Lactosil urea, que é preparado pela condensação de lactose e uréia, usado como

alimento de ruminantes para síntese de proteínas;

• Lactitol, que é um adoçante não nutritivo semelhante ao sorbitol;

• Lactulose, que é um isômero da lactose obtido pelo tratamento do açúcar do leite

em meio alcalino.

• Ligante em pó usado como ingrediente principal no processamento de finos de

pó de minério de ferro capturado em equipamentos de controle de poluição,

reduzindo o uso de energia gasto na formação de “pellets”.

A utilização fermentativa da lactose presente no permeado de soro de leite, pode

fornecer vários produtos, de acordo com o organismo utilizado, como por exemplo:

etanol, biomassa, acetona, butanol, ácido lático, lactato de amônio, ácido cítrico, ácido

acético, ácido málico, gomas, aminoácidos, vitaminas, antibióticos, enzimas e metano

(PONSANO et. al., 1992).

O alto nível de lactose presente no leite restringe o consumo do mesmo por

pessoas que apresentam intolerância a esse carboidrato, devido à deficiência da enzima

lactase no intestino delgado. Essa enzima hidrolisa a lactose em dois monossacarídeos, a

glicose e a galactose. Essa intolerância à lactose é definida como uma síndrome clínica

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

de desconforto intestinal, diarréia e flatulência, após teste com ingestão de lactose (0,2 g

de lactose por kg de massa corporal, ministrada em solução aquosa de 20%P/V)

(MARIOTTI et al., 2000).

Um estudo apresentado pela Academia Americana de Nutrição, concluiu que

cerca de 70% da população adulta mundial apresenta algum tipo de intolerância à

lactose (PAIGE, 1971), sendo que essa aumenta com a idade e é mais acentuada nas

populações negras e amarelas.

A intolerância à lactose é um fator que tem merecido destaque na literatura

médica há décadas, uma vez que dietas à base de leite são importantes devido ao seu

alto valor nutritivo. Nos Estados Unidos, estima-se que os produtos de laticínios,

excluindo-se a manteiga, contribuem com 11% da energia alimentar consumida

diariamente e ainda com 75% do cálcio, 39% da riboflavina, 35% do fósforo, 22% do

magnésio, 20% da vitamina B

e substancial proporção de outros nutrientes

(MARIOTTI, 2000).

2.4 –HIDRÓLISE DA LACTOSE

A hidrólise de lactose é um processo promissor nas indústrias alimentícias,

principalmente no desenvolvimento de produtos sem lactose na sua composição

(GEKAS & LÓPEZ-LEIVA, 1985). A hidrólise pode produzir um açúcar mais

digerível, pois estima-se que boa parte da população mundial possua intolerância à

lactose, a qual é atribuída a baixos níveis de lactase intestinal (RICHMOND et al.,

1981; HOLSINGER et al., 1974).

A hidrólise da lactose ocasiona modificações físicas e químicas dos produtos. Na

Tabela 2.4 compara as propriedades de soluções de lactose pura e hidrolisada

(VINHAL, 2001).

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

Tabela 2.4: Propriedades comparativas da lactose e da lactose 90% hidrolisada

Propriedades Lactose Lactose

Hidrolisada

Referência

Solubilidade (g/100mL) a 25ºC 17 55 Talley e Hunger

(1952)

Viscosidade (cP) de solução a

50% a 25ºC

17 105 Hemme et al (1979)

Fermentabilidade Limitada Boa -

Taxa relativa de escurecimento 1 3,4 Pomeranz et al (1962)

Doçura relativa à solução de

sacarose

30-40 65-90 Guy e Edmonson

(1978); Amerine et al

(1965)

Propriedades umectantes - Comparável à

sacarose

Shah e Nickerson

(1978c)

Fonte: VINHAL (2001)

De acordo com LOURSEMA (1978), a hidrólise afeta principalmente as

seguintes propriedades:

a) Solubilidade: a lactose pura apresenta solubilidade máxima de 18% em água, a

25ºC. A esta temperatura, a solubilidade da D-glicose e da D-galactose é,

respectivamente, de 50% e 32%;

b) Poder adoçante: conforme a Tabela 2.3 a lactose é um açúcar de baixo poder

adoçante quando comparada à sacarose. Já a mistura de glicose e galactose é 2 a

3 vezes mais doce que a lactose;

c) Viscosidade: o produto de hidrólise da lactose mostra uma alta viscosidade, o

que permite uma alta concentração de sólidos sem problema de cristalização. É

possível, por exemplo, concentrar o soro ou o leite em até 70-75% de sólidos,

quando normalmente 50-55% seria o limite;

d) Digestabilidade: a lactose não é digerível para grande número de indivíduos. A

hidrólise da lactose torna os produtos mais digeríveis, até mesmo para pessoas

intolerantes a esse açúcar;

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

e) Corpo, textura e paladar: estas propriedades são modificadas, por causa da

liberação da galactose, resultante da hidrólise. O sabor do produto fica mais

acentuado;

f) Escurecimento e caramelização: a temperaturas elevadas, e em meios com pH

acima de 5, a glicose e a galactose são mais reativas que a lactose, em relação à

proteína, de 2,5 e 5 vezes mais, respectivamente.

A lactose pode ser hidrolisada pelo método ácido ou pelo método enzimático,

utilizando a enzima β-galactosidase (GEKAS & LOPEZ-LEIVA, 1985; MAHONEY,

1997; LADERO et. al., 2000).

A hidrólise ácida caracteriza-se por envolver soluções diluídas de ácidos fortes

como ácido sulfúrico e clorídrico, e condições operacionais severas de pH e temperatura

(1 < pH < 2; 100 < Temp. < 150ºC). Devido às suas características, a hidrólise ácida

tem sua aplicação comercial na indústria alimentícia restrita, pois o uso de catalisadores

ácidos acarreta alterações no sabor e cor dos alimentos, devido às reações paralelas de

escurecimento, produção de sub-produtos indesejáveis e desnaturação de proteínas

(SANTIAGO, 2002).

O método enzimático de hidrólise de lactose emprega a enzima β-galactosidase,

a qual hidrolisa o referido dissacarídeo nos seus monossacarídeos constituintes, β-D-

galactose e α-D-glicose (GEKAS & LOPEZ-LEIVA, 1985). Realizada sob condições

operacionais consideravelmente mais brandas (3,5 < pH < 8,0; 5 < Temp. < 60ºC),

reduz não só a possibilidade de alteração de compostos sensíveis ao calor, bem como as

necessidades energéticas, os efeitos de corrosão do meio sobre equipamentos e a

formação de subprodutos indesejáveis (GEKAS & LOPEZ-LEIVA, 1985; BAILEY &

OLLIS, 1986).

2.5 – ENZIMA β-GALACTOSIDASE

A enzima β-Galactosidase (E.C.3.2.1.23), é usualmente chamada pelo nome de

Lactase, ou ainda pelo nome sistemático β-D-galactosideo-galactohidrolase, é

classificada como uma hidrolase, com capacidade transferase para grupos galactosil,

catalisando o resíduo terminal β-galactopiranosil da lactose para formar glicose e

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

galactose, além de enriquecer o produto hidrolisado com galactoligossacarídeos (Figura

2.3), (LOPEZ-LEIVA & GUZMAN, 1985).

Figura 2.3: Lactase catalisando a reação (LOPEZ-LEIVA & GUZMAN, 1985)

O uso da β-Galactosidase para produzir quantidades pequenas de leite com baixo

teor de lactose para alimentação de crianças e adultos foi feito durante anos em clínicas

médicas. O interesse comercial no produto foi acentuado nos anos sessenta, estimulado

pela oportunidade de vender mais leite e pela necessidade de encontrar novas aplicações

para o soro de queijo. O soro é uma solução bruta de lactose, que contém

aproximadamente 70 % desse açúcar em base seca. É um problema na área ambiental,

quando descartado nos corpos receptores, devido a sua alta demanda química de

oxigênio (DQO) e uma opção de alimentação pouco utilizada. A hidrólise da lactose

presente nesse subproduto oferece soluções potenciais a este problema (MAHONEY,

1997).

As β-Galactosidases são distribuídas na natureza de acordo com suas múltiplas

funções. As Lactases são encontradas em animais, plantas, bactérias, fungos e

leveduras. Porém as mais utilizadas são as originárias de leveduras e fungos, as

respectivamente mais importantes são: Kluyveromyces lactis e Kluyveromyces

marxianus, Aspergillus niger e Aspergillus oryzae (COUGHLIN & CHARLES, 1980;

GÉKAS & LOPEZ-LEIVA, 1985; MACHADO & LINARDI, 1990).

Como já mencionado, existem várias fontes de lactase, mas nem todas são

recomendadas como seguras, quando a enzima está sendo usada em processos

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

alimentícios. Preparações enzimáticas a partir de Aspergillus niger, Aspergillus oryzae e

de Kluyveromyces sp (lactis ou marxianus) são consideradas fontes seguras, porque já

têm uma história de uso e têm sido submetidas a numerosos testes. A lactase bacteriana

de Escherichia coli, embora seja uma espécie extensivamente estudada e usada em

pesquisas, não é utilizada em processos alimentícios, devido aos problemas de toxidade

com extratos brutos de coliformes (GEKAS, 1985).

A Tabela 2.5 mostra as propriedades das enzimas microbianas, que variam

consideravelmente com o microrganismo (SEGEL, 1993).

Tabela 2.5: Propriedades das lactases microbianas

Fonte pH ótimo pH

estabilidade

Cofatores

necessários

Temperatura

ótima (ºC)

Referência

Aspergillus

niger

3,0 – 4,0 2,5 – 8,0 Nenhum 55 – 60 Widmer

(1979)

Aspergillus

oryzae

5,0 3,5 – 8,0 Nenhum 30 – 40 Park (1979)

Kluyveromyces

marxianus

6,6 6,5 – 7,5 Mn

, K

37 Mahoney

(1978)

Kluyveromyces

lactis

6,9 – 7,3 7,0 – 7,5 Mn

, Na

35 Dickson

(1979)

Escherichia

coli

7,2 6,0 – 8,0 Na

, K

40 Wallenfels

(1960)

Lactobacillus

thermophilus

6,2 Não

calculado

Não

calculado

55 Singh (1979)

Leuconostoc

citrovorum

6,5 Não

calculado

nenhum 60 Singh (1979)

Fonte: SEGEL (1993)

Como mostrado na Tabela 2.5, as melhores condições operacionais de

temperatura e pH diferem de acordo com a fonte e quando a enzima encontra-se na

forma imobilizada, com a técnica adotada na imobilização. Geralmente as lactases

fúngicas apresentam a melhor condição de operação em pH ácido, sendo convenientes

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

para a hidrólise de soro ácido. Já as lactases de leveduras e bactérias apresentam melhor

condição de operação em pH neutro, sendo usadas na hidrólise do leite.

2.6 – INFLUÊNCIA DO pH NA ATIVIDADE E ESTABILIDADE DAS

ENZIMAS

O efeito do pH nas reações enzimáticas deve-se à ionização do substrato e

resíduos de aminoácidos das enzimas. Esses efeitos são manifestados como mudanças

na atividade catalítica das enzimas, estabilidade, interações com ligantes, ou mudança

no equilíbrio da reação (REED, 1993).

O pH, ou faixa de pH de maior estabilidade da enzima depende de muitos

fatores, tais como: a temperatura, força iônica, natureza química do tampão,

concentração de vários preservativos, concentração de substrato, cofatores e

concentração de enzimas. Em muitos casos o substrato pode induzir à mudança

conformacional da enzima para uma forma que é mais resistente ou menos resistente ao

pH e a temperatura de desnaturação. Os sítios ativos das enzimas são freqüentemente

compostos por grupos ionizáveis que encontram numa forma iônica adequada para se

ligar ao substrato ou catalisar a reação. Os efeitos do pH na estabilidade de uma enzima

devem ser levados em conta em qualquer estudo do efeito do pH na ligação do substrato

e na catálise. A queda na atividade das enzimas pode ser devido à constituição de

formas iônicas impróprias do substrato ou da enzima, ou ambos, ou como conseqüência

da desativação das enzimas ou combinação desses efeitos (SEGEL, 1993).

A faixa de pH de maior atividade das enzimas pode variar de 2,0 até 10,0 e

muitas exibem o pH próximo do neutro, como no caso da lactase de Kluyveromyces

marxianus. A mesma enzima isolada, de fontes diferentes, pode exibir valores diferentes

de pH ótimos, provavelmente refletindo a necessidade fisiológica do organismo de onde

a enzima foi isolada (REED, 1993). Além disso, a técnica pela qual as preparações

enzimáticas comerciais são elaboradas, como exemplo o tampão utilizado, pode

influenciar diretamente em suas propriedades. Um resumo geral das propriedades das

lactases em relação ao pH é mostrado na Tabela 2.6.

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

Tabela 2.6: Caracterização de lactases de varias fontes em relação ao pH ótimo

Fonte Atividade máxima

Bacillus spp (stearothermophilus)

pH neutro

Kluyveromyces marxianus

6,5 < pH < 7,0 a 40 – 45ºC

Kluyveromyces lactis

6,6 < pH < 6,8 a 35ºC

Aspergillus niger

4,0 < pH < 5,0 a 35ºC

Aspergillus niger e oryzae

2,5 < pH < 4,5

Fonte: REED (1993)

2.7 – INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NA ATIVIDADE E ESTABILIDADE

DAS ENZIMAS

Na maioria das reações químicas ocorre o aumento da velocidade com a

elevação da temperatura. Um aumento na temperatura implica maior energia cinética às

moléculas de reagente, ocasionando um maior número de colisões produtivas por

unidade de tempo. As reações catalisadas por enzimas se comportam, até certo ponto, de

forma semelhante às outras reações (VINHAL, 2001).

O efeito da temperatura é muito complexo e pode ser devido a várias causas.

Inicialmente, com o aumento de temperatura, a atividade molecular é aumentada,

contribuindo conseqüentemente para a formação do complexo enzimático; com o

aumento contínuo da temperatura, poderá haver uma inativação gradativa da enzima, até

inativação total, causada pela desnaturação da proteína pelo calor (BOBBIO; BOBBIO,

1989 apud VINHAL, 2001).

A melhor temperatura de operação é a temperatura máxima na qual a enzima

possui uma atividade constante por um longo período de tempo. Essa temperatura pode

ser facilmente estabelecida pela pré-incubação da enzima em várias temperaturas, por

uma ou duas vezes o tempo escolhido para a realização dos testes experimentais, e aí,

medindo-se a atividade a uma temperatura suficientemente baixa para não causar

desnaturação da enzima. A temperatura de estabilização da enzima depende de outros

fatores com pH, força iônica do meio, presença ou ausência de ligantes (SEGEL, 1993).

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

2.8 – SORO COMO SUBSTRATO PARA FERMENTAÇÃO

A utilização do soro lácteo como meio de cultura tem sido estudada há bastante

tempo. Sua composição e seu alto teor em lactose, açúcar fermentescível, fazem do soro

líquido ou concentrado um substrato de fermentação bastante interessante. Acrescente-

se a estes fatores o fato que o soro pode ser disponível em grande quantidade a custo

relativamente baixo (MINAS AMBIENTE, 1998).

As principais utilizações do soro como substrato são (MINAS AMBIENTE,

1998):

• Produção de bactérias lácticas e propiônicas, para utilização na indústria de

laticínios;

• Produção industrial de culturas de Penicillium rogueforti , o fungo responsável

pela produção dos chamados “queijos azuis”;

• Produção de biomassa de leveduras. Existem em uso industrial, diversos

processos para produção de leveduras, os quais empregam o soro lácteo como

substrato.

Através da fermentação do soro é possível obter os seguintes produtos (MINAS

AMBIENTE, 1998): beta-galactosidase; ácido láctico e lactatos; ácido propiônico e

propionatos; etanol, vitaminas, principalmente riboflavina e vitamina B e bebidas

fermentadas, alcoólicas ou não.

Nos Estados Unidos, Irlanda e particularmente na Nova Zelândia, cerca de 50%

da produção de soro de queijo é utilizada para produção de etanol (MAWSON, 1994).

A utilização do soro na fabricação de produtos por fermentação depende, em

geral, da disponibilidade de um microrganismo seguro para converter a lactose na

substância desejada e da viabilidade do custo da fonte do carboidrato a ser fermentado,

em comparação com o do melaço ou do milho (TORRES, 1988).

Na produção de etanol a partir do soro de queijo, a dificuldade está na escolha

do microrganismo capaz fermentar diretamente a lactose presente no soro (CASTILHO,

1990). Atualmente a Kluyveromyces marxianus é o microrganismo mais utilizado na

fermentação direta, com um rendimento entre 80-85% (MAWSON, 1994).

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

Há na literatura uma alternativa, a fermentação indireta, que consiste na hidrólise

da lactose pela enzima β-Galactosidase, produzindo açúcares mais facilmente

fermentáveis e conseqüentemente a fermentação dos monossacarídeos pela levedura

Saccharomyces cerevisiae (RUSSEL, 1986; CASTILLO, 1990; CHAMPAGNE &

GOULET, 1988 apud SISO, 1996).

Um dos primeiros trabalhos sobre fermentação do soro de queijo foi realizado

por ROGOSA et al. (1947), utilizaram diversas leveduras lactose-fermentativas e as

fermentações mais rápidas ocorreram a 37ºC, com a levedura Torula cremoris,

fornecendo um rendimento 90,73%.

BERNSTEIN et al. (1977) utilizaram a Saccharomyces marxianus

primeiramente em sistema aeróbico do soro de leite para a produção de biomassa, em

seguida, sob condições anaeróbicas, o sistema foi utilizado para a produção de álcool.

No final do processo, as células, as proteínas do soro e todos resíduos provenientes da

fermentação foram secos por aspersão, fornecendo componentes para uso em ração

animal.

A maioria dos trabalhos pioneiros sobre produção de etanol a partir de soro de

queijo originou-se da produção de vinho e cerveja (CHEN & ZALL,1982 apud

POSANO, 1992).

PONSANO (1992) também produziu etanol a partir do soro, utilizando a

levedura Kluyveromyces marxianus. Durante a produção foram acompanhados os teores

de etanol, lactose e conteúdo celular. Os melhores resultados foram em um tempo de 21

horas, com concentração de etanol de 14 g/L.

SILVA & CASTRO-GOMEZ (1995) cultivaram Kluyveromyces marxianus em

soro de queijo. Durante o processo fermentativo seis parâmetros foram avaliados: pH,

concentração de lactose, concentração de proteína, concentração de etanol, número de

células de leveduras e a concentração de massa seca. Esta fermentação apresentou-se

como um possível meio para reduzir o potencial poluente do soro de queijo.

GHALY & EL-TAWEEL (1997) desenvolveram um modelo cinético para

fermentação contínua de etanol a partir do soro de queijo. O modelo avaliou

principalmente o consumo de substrato e a produção de etanol. Os testes foram

realizados no período de 18 a 42 h e com concentrações iniciais de lactose entre 50 a

150 g/L. Os dados experimentais eram utilizados para validar o modelo. De acordo com

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

o modelo, o melhor rendimento teórico foi de 99,6%, em 42 horas de fermentação e

para uma concentração inicial de lactose de 150 g/L.

FERREIRA (2003) utilizou a levedura Kluyveromyces marxianus na produção

de etanol a partir do soro. Foram avaliados durante a fermentação o consumo de

substrato, produção de etanol e massa seca. Os melhores resultados foram com um pH

de 6 e temperatura de 40ºC, com um tempo de 8 horas de fermentação com uma

produtividade de etanol de 2,73 g/L.h.

2.9 – LEVEDURAS FERMENTATIVAS

As espécies utilizadas na fermentação para produção de etanol são eumicetos, e

exibem diversas formas de crescimento e multiplicação. Sob certas condições de

cultivo, são capazes de utilizar uma variedade de substratos, dependendo da espécie em

questão. Em geral, esses microrganismos são capazes de crescer e de produzir etanol

eficientemente em valores e pH entre 3,5 e 6,0, e de temperatura entre 28 e 35ºC

(KOSARIC et. al., 1983).

Dentre os microrganismos produtores de álcool, destacam-se Saccharomyces

cerevisiae, S. uvarum, Schizosaccharomyces pombe e Kluyveromyces sp (MENEZES,

1980; KOSARIC et. al., 1983). Além desses, existe um grande número de organismos

obtidos a partir de manipulações genéticas das várias linhagens dessas leveduras

(STEWART, 1981 apud KOSARIC et. al., 1983)

A escolha do organismo a ser usado na produção de etanol depende do processo

empregado, do substrato em questão e dos objetivos a serem alcançados. Por isso,

dentre as espécies de leveduras produtoras de álcool, é importante a utilização de

linhagens selecionadas e aclimatizadas para a realização da fermentação, devendo

apresentar certos requisitos para que a eficiência do processo seja adequada

(MENEZES, 1980; KOSARIC et. al., 1983).

Assim, os organismos escolhidos deverão fornecer alto rendimento do produto

por unidade de substrato assimilada, alta taxa de fermentação, apresentar substancial

tolerância ao etanol, possuir a habilidades de permanecer viável em altas temperaturas,

possuir estabilidade sob condições adequadas de fermentação e apresentar tolerância a

baixos valores de pH (MENEZES, 1980; KOSARIC et. al., 1983). Existem

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

relativamente poucas leveduras capazes de fermentar a lactose rápida e eficientemente,

e que apresentem, ao mesmo tempo, uma boa tolerância ao etanol (WOYCHIK &

HOLSINGER, 1977; CHEN & ZALL, 1982; KOSARIC & ASHER, 1982).

Uma levedura que merece destaque é a Kluyveromyces marxianus, ela se mostra

uma das mais eficientes na conversão da lactose do soro de leite em etanol e na

tolerância a este produto (WOYCHIK & HOLSINGER, 1977).

Dentre as leveduras de maior importância industrial encontram-se as linhagens

fermentativas de Saccharomyces, empregadas na produção de cerveja (Saccharomyces

cerevisiae e Saccharomyces carlsbergensis), vinho (Saccharomyces ellipsoideus),

produção industrial de etanol a partir de cana de açúcar (Saccharomyces cerevisiae),

além da industria de panificação. (PARK & BARATTI, 1991).

2.10 – CINÉTICA DE PROCESSOS FERMENTATIVOS

No estudo da cinética de processos fermentativos, é necessário lançar mão de

métodos analíticos seguros que permitam medir, com elevado grau de confiança, as

variações de suas concentrações com o tempo (BORZANI et. al., 1975).

Durante fermentação, retira-se periodicamente uma amostra do material

fermentado e em seguida determina-se às concentrações da substância que está sendo

consumida (S), de um produto (P) e do microrganismo (X) (BORZANI et. al., 1975). As

variações dessas concentrações com o tempo conduzirá a curvas do tipo das

representadas na Figura 2.4.

A partir dessas curvas é possível determinar, em cada instante, as velocidades de

consumo do substrato (dS/dT), de formação do produto (dP/dT) e de crescimento do

microrganismo (dX/dT) (BORZANI et. al., 1975).

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

Figura 2.4: Representação esquemática de variações de concentrações em um processo

fermentativo. P, concentração de produto; S, concentração de substrato; X, concentração

do microrganismo (BORZANI et. al., 1975).

Tempo

Conc.

CAPÍTULO 3

MATERIAS E MÉTODOS

3.1 – MATERIAIS

Os reagentes e equipamentos utilizados no desenvolvimento deste trabalho são

descritos a seguir.

3.1.1 – Soro de queijo em pó

O soro de queijo em pó desnatado foi adquirido junto a Fábrica de Produtos

Alimentícios Vigor S/A, localizada na cidade de São Gonçalo do Sapucaí (MG), a sua

composição é apresentada na Tabela 3.1:

Tabela 3.1: Composição do soro de queijo fornecido pela Vigor Alimentos S/A.

Constituinte

Mínimo

(%)*

Máximo

(%)*

Proteínas

11,0 nd

Lactose

72,0 nd

Cloreto

nd 5,0

Sais minerais

7,0 9,0

*A porcentagem é dada em Peso/Peso

nd – Não disponível

3.1.2 – Enzima β-Galactosidase

A enzima utilizada neste trabalho foi a β-Galactosidase (β-D-Galactoside

galactohydrolase; EC 3.2.1.23), fornecida pela Sigma-Aldrich, obtida pelo cultivo de

Aspergillus oryzae, com condições ótimas de estabilidade em pH e temperatura 4,5 e

30ºC.

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 24

3.1.3 – Microrganismo

Foi utilizado como inóculo, a levedura Saccharomyces cerevisiae, proveniente

do Fermento Biológico Fresco prensado, fornecida pela Fleischmann.

3.1.4 – Unidade Experimental

A unidade experimental apresentada na Figura 3.1 utilizada para conduzir a

fermentação é da marca Biostat B-Braun, sendo este um fermentador, com controle de

pH, temperatura, agitação. Esse fermentador consistia em duas partes:

• O tanque cilíndrico com volume útil de 1,5 L, onde era colocado o meio de

fermentação, esse tanque era fechado com uma tampa de aço inoxidável com

aberturas para a entrada do inóculo, ácido/base, retirada de amostras e um

exaustor. Na tampa do fermentador havia um motor que promovia a agitação do

meio.

• A outra parte era constituída de um sistema de controle com um “display” onde

eram apresentadas as variáveis que estavam sendo controladas no processo.

Figura 3.1: Fermentador utilizado na execução dos ensaios

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 25

3.1.5 – Centrífuga

Foi utilizada uma centrífuga marca Beckmann Coulter, apresentada na Figura

3.2, modelo Avanti J-25 com controles de velocidade, tempo e temperatura.

Este equipamento era utilizado logo após a retirada das amostras do

fermentador, para que fosse possível a separação do sobrenadante e da massa de

microrganismos.

Figura 3.2: Centrífuga utilizada na separação das fases da fermentação

3.1.6 – Banho termostatizado

Foi utilizado um banho termostizado da marca Thermomix, modelo 18BU da B.

Braun Biotech International, que está apresentado na Figura 3.3, com controle de

temperatura;

Este banho foi utilizado durante as análises da quantidade de álcool presente nas

amostras e nos ensaios para determinação de concentração de glicose.

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 26

Figura 3.3: Banho Termostizado

3.1.7 – Espectrofotômetro

Também foi utilizado um espectrofotômetro Genesys, modelo 10UV

para a

leitura da concentração de açúcar redutores e glicose.

3.1.8 – Autoclave

A autoclave era da marca Fanem, utilizada para esterilização do meio de

fermentação.

3.1.9 – Micro-destilador

O micro-destilador foi utilizado durante o Método da Oxidação pelo Dicromato

de Potássio, para determinação do teor de álcool presentes nas amostras;

3.1.10 – Reagentes

Todos reagentes químicos utilizados nos experimentos apresentaram grau de

pureza analítica. A seguir encontra-se a descrição destes reagentes:

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 27

• Extrato de Levedura – Vetec Química Fina Ltda;

• Sulfato de Amônio – Labsynth – Produtos para Laboratório Ltda;

• D(+) Lactose P.A – Vetec Química Fina Ltda;

• Glicose Anidra P.A – Proquímios Ltda;

• Galactose P.A – Vetec Química Fina Ltda;

• TDicromato de Potássio P.A – TVetec Química Fina Ltda;T

• Sulfato de Amônio Ferroso – Cromoline Química Fina Ltda;

• Ácido Sulfúrico P.A – F. Maia – Indústria e Comércio Ltda;

• Hidróxido de Sódio P.A – Vetec Química Fina Ltda;

• Glicose Enzimática – Laborclin – Produtos para Laboratório Ltda;

• Ácido 3,5 – Dinitrossalicílico P.A – Vetec Química Fina Ltda;

• Tartarato tetrahidratado duplo de Na e K – CAQ – Casa da Química Ltda;

• 1, 10 Fenantrolina P. A (orto) – Vetec Química Fina Ltda.

3.2 – MÉTODOS

Para a execução dos ensaios foram seguidas algumas metodologias:

• Método do Ácido Dinitrossalicílico (DNS) (MILLER, 1959), para avaliar a

quantidade de açúcares redutores presentes no decorrer dos ensaios;

• Método da Oxidação pelo Dicromato de Potássio (JOSLYN, 1950), para

determinação do teor de álcool presentes nas amostras;

• Teste Enzimático Colorimétrico, para avaliar a concentração de glicose no

decorrer dos ensaios.

• Análise de Massa Seca.

Os métodos supra mencionados encontram-se detalhados no Anexo 1.

3.2.1 – Definição das variáveis

Durante as fermentações foram avaliadas as seguintes variáveis:

• Concentração de soro de queijo;

• Quantidade de suplemento à fermentação;

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 28

• Quantidade de inóculo;

• Concentração de enzima;

• Agitação.

Inicialmente foram feitos alguns testes preliminares, utilizando as variáveis

acima citadas em condições adversas, a fim de chegar na faixa desejada de estudo.

As condições experimentais utilizados nos ensaios encontram-se na Tabela 3.2.

Tabela 3.2: Condições das variáveis avaliadas durante a realização dos experimentos.

Ensaio Concentração

Soro (g/L)

Nutrientes*

(g/L)

Enzima

(g/L)

Inóculo

(g/L)

Agitação

(rpm)

1 60 1,0 0,2 30 500

2 60 1,0 0,2 50 300

3 60 1,0 0,4 30 300

4 60 1,0 0,4 50 500

5 60 3,0 0,2 30 300

6 60 3,0 0,4 70 300

7 90 1,0 0,4 70 300

8 90 1,0 0,2 30 500

9 90 3,0 0,2 70 300

10 90 3,0 0,4 30 500

11 90 3,0 0,4 70 500

12 90 3,0 0,2 50 300

*Nutrientes: Extrato de Levedura e Sulfato de amônio

3.2.2 – Preparo do meio de fermentação

Para o preparo do meio de fermentação, pesava-se a quantidade de soro desejada

de acordo com o ensaio e com a Tabela 3.2, juntamente com a quantidade de nutrientes

que foram: Extrato de Levedura e Sulfato de Amônio. O soro e os nutrientes eram

dissolvidos até o volume de 1,5L, sendo este o volume útil do fermentador.

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 29

A solução preparada era então inserida no tanque cilíndrico do fermentador. O

conjunto era levado até a autoclave nas condições de 120ºC e 1 atm, por um período de

20 minutos. Esse procedimento era feito para garantir que o meio de fermentação

estivesse livre de contaminação.

3.2.3 – Início da fermentação

Logo após o preparo do meio de fermentação e sua esterilização, o conjunto

contendo o soro de queijo e os nutrientes eram montados na unidade experimental de

acordo com a Figura 3.1.

Após a montagem, eram ajustadas, no sistema de controle do fermentador, a

temperatura e o pH, respectivamente: 30º C e 4,5. E a agitação era ajustada de acordo

com a Tabela 3.2.

Ajustadas as variáveis, era adicionado no meio a enzima e simultaneamente o

inóculo, nas quantidades pré-determinadas de acordo com cada ensaio e a Tabela 3.2.

No início da fermentação, colhia-se uma amostra após 10 minutos de

fermentação para avaliar a concentração de Glicose presente no meio. Durante a

fermentação as amostras eram coletadas em intervalos de tempo de 2 em 2 horas para

avaliar os seguintes parâmetros:

• Concentração de açúcar redutor presente no meio;

• Concentração de etanol;

• Concentração de glicose;

• Concentração de células “massa seca”.

Para a realização das análises dos parâmetros descritos acima, era coletada uma

alíquota de 30mL do meio fermentativo, sendo a mesma centrifugada a 12.000 rpm,

durante 5 minutos.

O sobrenadante era utilizado nas análises de etanol, açúcares redutores e glicose,

de acordo com os métodos do Item 3.2 e descritos no Anexo 1. A massa seca que ficava

no fundo da cubeta da centrífuga era lavada, e em seguida avaliada o conteúdo seco de

acordo com Item 3.2 e descrito no Anexo 1.

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 30

Para aferição da quantidade de açúcar redutor presente na amostra, era

necessário fazer uma curva de calibração com amostras de concentrações conhecidas de

lactose de acordo com o Apêndice 1.

3.2.4 – Cálculo do Rendimento e da Produtividade

Para o cálculo da produtividade foi empregada a Equação 1.

Etanol produzido

Produtividade (g/L.h) =

tempo

(1)

O rendimento da fermentação foi calculado através da Equação 2.

Etanol produzido

Rendimento (%) =

Substrato consumido * 0,5368

(2)

O valor de 0,5368 refere-se ao valor teórico para a conversão da lactose a etanol,

tal como apresenta a Equação 3.

12 22 11 2 5 2

CHO 4CHOH + 4CO→

(3)

3.2.5 – Modelo Experimental

Utilizando o Software TABLE CURVE 2D™, foi possível levantar o

equacionamento que melhor se ajustou aos dados experimentais. As equações de

substrato e produto são respectivamente apresentadas pelas Equações 4 e 5. Essas

equações foram utilizadas para todos os ensaios. As mesmas foram derivadas em

intervalo de 1 em 1 hora. Para cada intervalo foi levantado a taxa de consumo de

substrato – açúcar redutor – (dS/dt) e a taxa de produção de etanol (dP/dt). Esse

procedimento foi feito para cada ensaio.

Equação utilizada para todos os ensaio relativas ao substrato:

y a b*x c*x d*exp(-x)=+ + +

(4)

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 31

Equação utilizada para todos os ensaio relativas ao produto:

y a b*x c*x d*exp(x)=+ + +

(5)

Produção de etanol =

dP dy

dt dx

(6)

Consumo de substrato =

dS dy

dt dx

(7)

Os valores dos parâmetros (a,b,c e d) das Equações 4 e 5 e os valores do

coeficiente de correlação de cada ensaio encontram-se no Apêndice 2.

3.2.6 – Modelo Teórico

A fim de validar o modelo experimental, recorreu-se na literatura para buscar um

modelo teórico, capaz de reproduzir o consumo de substrato.

Utilizou-se o modelo modificado de Monod (BLANCH & CLARK, 1997), que é

apresentado pelas duas equações abaixo, que representa a taxa de consumo de substrato

e crescimento de microrganismo.

SXdX

dT K S

(8)

XS s

dT Y K S

=− =

(9)

Condições iniciais: X(0)=X

B ; S(0)=SB

()

dX Y S

(10)

/0/0XS XS

YSXYS+=+

(11)

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 32

Substituindo a Eq. 10 e 11 na Eq. 9, obtemos a Eq. 12, que representa o modelo

teórico para o consumo de substrato:

()

0/ 0

*( ) *

()

XS s

XY SS S

dT Y K S

+−

=−

(12)

Integrando analiticamente a Eq. 12 obtemos:

0/0

0/ 0 / 0/0

()

[*()]* ** *(*)*

XS s XS m XS

XY SS

YSKsLn KYLn XYSt

⎛⎞⎛⎞

+−

++ − =+

⎜⎟⎜⎟

⎝⎠⎝⎠

(13)

2.2.7 – Cinética da fermentação: parâmetro k e ordem da reação

A taxa de consumo de substrato é dada pela Equação 14:

*[ ]

−=

(14)

Onde:

= Taxa de consumo de substrato;

k = Constante da reação;

[S] = Concentração de substrato;

n = Ordem da reação.

A taxa de produção de etanol é dada pela equação 15:

*[ ]

(15)

Onde:

= Taxa de produção de etanol.

Capítulo 3 – Materiais e Métodos 33

Utilizando o Software STATISTICAP

, Versão 5, edição 97, foi feita uma

regressão linear das Equações 14 e 15, e aproveitando os dados das taxas de consumo de

substrato e produção de etanol e da concentração de substrato de cada ensaio, foi

possível fazer um levantamento da constante da reação k e da ordem da reação.

CAPÍTULO 4

RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1- RESULTADOS OBTIDOS

Durante a execução deste trabalho foram realizados um total de doze

experimentos variando as quantidades de soro de queijo, quantidade de nutrientes (na

forma de extrato de levedura e sulfato de amônio), quantidade de enzima, quantidade de

inóculo e agitação. As condições de temperatura e pH para todos os ensaios foram

afixadas em 30ºC e 4,5.

Os resultados obtidos e as condições estudadas encontram-se apresentados na

Tabela 4.1.

Tabela 4.1: Condições e resultados obtidos nas fermentações

Conc. de Açúcar

ART (g/L)

Ensaio Conc. de

Soro

(g/L)

Conc. de

Sulfato de

Amônio

(g/L)

Conc. de

Extrato de

Levedura

(g/L)

Conc. de

Enzima

(g/L)

Conc. de

Inóculo

(g/L)

Agitação

(rpm)

Inicial Final

Conc. de

Álcool

(g/L)

B (h)

(%)

(g/L.h)

1 60 1,0 1,0 0,2 30 500 46 1,06 18,65 13 77,31 1,43

2 60 1,0 1,0 0,2 50 300 44 2,40 19,04 10 85,26 1,90

3 60 1,0 1,0 0,4 30 300 43 2,33 19,15 8 87,72 2,39

4 60 1,0 1,0 0,4 50 500 44,3 1,31 18,72 8 81,12 2,34

5 60 3,0 3,0 0,2 30 300 43,4 5,19 18,48 8 90,10 2,31

6 60 3,0 3,0 0,4 70 300 43,75 9,54 17,09 6 93,06 2,85

7 90 1,0 1,0 0,4 70 300 65 3,67 29,40 8 89,30 3,68

8 90 1,0 1,0 0,2 30 500 64,3 4,77 24,31 12 76,07 2,03

9 90 3,0 3,0 0,2 70 300 65,2 10,13 25,83 10 87,38 2,58

10 90 3,0 3,0 0,4 30 500 66,2 2,54 26,58 12 77,78 2,22

11 90 3,0 3,0 0,4 70 500 63,5 8,66 27,35 8 92,91 3,42

12 90 3,0 3,0 0,2 50 300 66 5,71 30,39 10 93,90 3,04

Conc. – Concentração

B – Tempo de Fermentação, onde se pode verificar a maior concentração de etanol;

η - Rendimento da fermentação;

P – Produtividade da fermentação relativa ao produto.

ART – Açúcar Redutor Total

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

De acordo com a Tabela 4.1, os Ensaios de 1 a 6 foram realizados com uma

concentração de soro de 60 g/L e o ensaios 7 a 12 a uma concentração de 90 g/L.

Os resultados dos itens a seguir foram divididos em dois grupos: 60 e 90 g/L de

soro, a fim de facilitar a discussão. Os resultados de cada ensaio estão apresentados em

um gráfico com as variações das concentrações de açúcar redutor, etanol e de massa

seca. Também é apresentado um gráfico com o comportamento da concentração de

açúcar redutor e glicose.

4.2 – RESULTADOS: CONCENTRAÇÃO DE SORO = 60G/L

A Figura 4.1 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do etanol

e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 1.

Figura 4.1: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 1. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,2 g/L;

concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 500 rpm.

No Ensaio 1, o consumo de substrato até a 10

hora de fermentação atingiu o

valor de 2,61 g/L, sendo praticamente esgotada em 12 horas de fermentação. A

produção de etanol mostrou-se acentuada até a 8

hora, atingindo um valor de 14,85 g/L,

a partir desde instante a produção torna-se moderada, atingindo a produção máxima em

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

13 horas de fermentação, com um valor de 18,65 g/L. A partir desse momento nota-se

uma queda na produção de etanol.

Com relação à concentração de células, expressa como massa seca, o

crescimento foi moderado, a partir de um valor medido na 2

hora de 18,02 g/L e atingi

na 13

hora, 24,83 g/L.

A Figura 4.2 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor para

o Ensaio 1, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de glicose.

Figura 4.2: Açúcar redutor e Glicose para o Ensaio 1

Nota-se que desde o início até a 4

hora de fermentação que a glicose é

consumida rapidamente devida à atuação da enzima no processo de conversão da

lactose nos seus respectivos monossacarídeos, açúcares mais facilmente fermentáveis.

Da 6

a 10

hora o consumo da glicose apresenta-se moderada, até seu esgotamento em

13 horas de fermentação. A diferença entre as curvas, de açúcar redutor e glicose,

representa o teor remanescente de açúcar redutor representada por lactose mais

galactose que não passaram, respectivamente, pela hidrólise da enzima e pela

fermentação das leveduras. Essa diferença é maior nas 6 primeiras horas de

fermentação.

Na Tabela 4.2 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Tabela 4.2: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 1

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -4,828 2,300

2 -5,849 2,141

3 -5,835 1,981

4 -5,439 1,821

5 -4,903 1,661

6 -4,316 1,501

7 -3,710 1,340

8 -3,097 1,178

9 -2,482 1,012

10 -1,865 0,837

11 -1,248 0,636

12 -0,631 0,363

13 -0,014 -0,104

14 0,603 -1,099

De acordo com Tabela 4.2 observa-se que a maior velocidade de consumo de

substrato ocorreu no tempo compreendido entre 1 e 9 horas, com taxas de 4,83 a 2,48

g/L.h, a partir desse instante o consumo de substrato foi praticamente constante. A

produção de etanol teve uma maior velocidade de produção até 8

hora, a partir da 12

hora a taxa passa pelo seu máximo.

A Figura 4.3 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do etanol

e da massa seca ao longo do tempo para Ensaio 2.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Figura 4.3: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 2. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,2 g/L;

concentração de inóculo de 50 g/L e agitação de 300 rpm.

No Ensaio 2 observa-se que até a 8

hora de fermentação há um consumo

acentuado do substrato, pois a fermentação foi iniciada com 44 g/L e chegando a 5,68

g/L. A partir da 8

hora o substrato é praticamente esgotado. A produção de etanol

apresentou uma maior crescimento até a 6

hora, 14,85 g/L. No intervalo da 6

e 10

hora a produção de etanol teve um pequeno pico, e por volta da 10

hora houve uma

produção máxima, 19,04 g/L. Já partir da 10

hora, houve uma ligeira queda da

produção de etanol.

Em relação ao Ensaio 1, um aumento na quantidade de inóculo do Ensaio 2

contribuiu para uma conversão máxima de etanol em 10 horas de fermentação.

A concentração de massa seca teve um crescimento pouco significativo,

iniciando com 21,21 g/L e chegando na 10

hora com 24,04 g/L. Em comparação com o

Ensaio 1 um aumento da quantidade inóculo reduziu a produção de massa seca em 30%.

A Figura 4.4 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor para

o Ensaio 2, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de glicose.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Figura 4.4: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 2

O consumo da glicose foi bem gradativo durante toda a fermentação e a partir da

hora a glicose é praticamente esgotada. A diferença entre as duas curvas é maior até

a 6

hora de fermentação.

Na Tabela 4.3 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

Tabela 4.3: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 2

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -5,389 3,174

2 -5,995 2,804

3 -5,793 2,434

4 -5,294 2,064

5 -4,684 1,694

6 -4,035 1,323

7 -3,371 0,952

8 -2,701 0,576

9 -2,029 0,193

10 -1,357 -0,215

11 -0,684 -0,688

12 -0,011 -1,338

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

A velocidade de consumo de substrato foi iniciada com uma taxa de 5,39 g/L.h e

chegando a 1,36 g/L.h em 10 horas de fermentação. A partir desde instante foi

praticamente constante. A taxa de produção etanol apresentou moderada até a 6

hora,

1,32 g/L.h.. A partir da 10

hora a taxa de produção passou pelo seu máximo.

A Figura 4.5 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do etanol

e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 3.

Figura 4.5: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 3. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,4 g/L;

concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 300 rpm.

O Ensaio 3 mostra que a quantidade de substrato é consumida de forma

gradativa até a 8

hora, tendo como concentração inicial de substrato, 43 g/L, chegando

a 2,33 g/L. A partir deste instante ela é praticamente esgotada. A produção de etanol

atingiu o máximo em 8 horas de fermentação, 19,15 g/L. A partir da 8

hora o etanol

teve uma pequena queda.

Em comparação com ensaios anteriores, um aumento da quantidade de enzima

contribuiu para o esgotamento do substrato e uma produção máxima de álcool em 8

horas de fermentação.

A concentração de massa seca teve um crescimento em relação à quantidade de

microrganismo de 63 % até a 8

hora, 18,82 g/L.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

A Figura 4.6 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor para

o Ensaio 3, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de glicose.

Figura 4.6: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 3

A glicose foi praticamente consumida em 8 horas de fermentação. A maior

diferença entre as curvas pode ser notado nas 4 primeiras horas de fermentação, a partir

deste instante a diferença é bem menor.

Na Tabela 4.4 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

Tabela 4.4: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 3

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -7,004 3,967

2 -6,012 3,404

3 -5,296 2,840

4 -4,680 2,277

5 -4,102 1,713

6 -3,538 1,150

7 -2,978 0,588

8 -2,421 0,027

9 -1,864 -0,530

10 -1,308 -1,074

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

De acordo com a Tabela 4.4, a taxa de consumo de substrato iniciou-se com 7

g/L.h e mostrou-se bastante moderada durante toda a fermentação. A taxa de produção

de etanol iniciou-se com 3,98 g/l.h e atingindo o máximo em 8 horas de fermentação.

A Figura 4.7 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do etanol

e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 4.

Figura 4.7: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 4. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,4 g/L;

concentração de inóculo de 50 g/L e agitação de 300 rpm.

No Ensaio 4, o substrato foi iniciado com uma concentração de 44,3 g/L,

observa-se que ele foi praticamente consumido em 8 horas de fermentação, 1,31 g/L. No

intervalo de 0 a 4 horas a produção de etanol teve um crescimento acentuado, atingindo

uma concentração de 13,68 g/L. A partir de 4

hora a produção foi bem moderada e a

atingindo o máximo e 8 horas de fermentação, 18,72 g/L. A partir da 8

hora houve uma

pequena queda na produção de etanol.

A concentração de massa seca teve um pequeno crescimento, em comparação

com o Ensaio 2 para uma mesma quantidade de inóculo, a produção de massa seca no

final 8

hora foi de 21,82 g/L, girou em torno de 45% da quantidade de microrganismo.

A Figura 4.8 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor para

o Ensaio 4, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de glicose.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Figura 4.8: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 4

Neste Ensaio o consumo de glicose é pronunciado até a 4

hora de fermentação,

sendo que a partir da 8

hora é totalmente esgotada. Há uma diferença entre as curvas

nas 4 primeiras horas, a partir deste instante já não houve diferença e na 6

hora

praticamente todo açúcar foi hidrolisado.

Na Tabela 4.5 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

Tabela 4.5: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 4

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -8,944 3,810

2 -8,649 3,320

3 -8,588 2,830

4 -7,511 2,339

5 -6,059 1,849

6 -4,470 1,358

7 -2,830 0,867

8 -1,171 0,373

9 0,495 -0,125

10 2,163 -0,637

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Nota-se que a velocidade de consumo de substrato inicialmente foi moderada até

a 5

hora, iniciando a uma taxa de 8,94 g/L.h e chegando até a 6,06 g/L.h. A partir desde

instante até a 8

hora, a velocidade chegou a uma taxa de 1,17 g/L.h. Já a velocidade de

produção de etanol mostrou-se moderada durante quase toda fermentação, iniciou-se

com uma taxa de 3,81 g/L.h e passando pelo máximo em 9 horas.

A Figura 4.9 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do etanol

e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 5.

Figura 4.9: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 5. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,2 g/L;

concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 300 rpm.

No Ensaio 5 o consumo de substrato até a 6

hora de fermentação, chegou a uma

concentração de 9,28 g/L. No intervalo da 6

a 10

hora o consumo de substrato foi

relativamente pequeno, sendo todo consumido em 10 horas de fermentação. A produção

de etanol foi aumentada gradativamente até a 6

hora, 13,58 g/L. No intervalo de 6

e 8

a produção teve um crescimento acentuado, atingindo a produção máxima em 8 horas

de fermentação, 18,48 g/L.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Um aumento na quantidade de nutrientes (extrato de levedura e sulfato de

amônio), contribuiu para um consumo bem pronunciado de substrato nas 6 primeiras

horas de fermentação.

A concentração de massa seca foi ligeiramente crescente, iniciando com uma

concentração de 14,46 g/L e atingindo uma produção de 62 % em relação à quantidade

de microrganismo em 8 horas de fermentação, 18.59 g/L.

A Figura 4.10 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor

para o Ensaio 5, durante toda a fermentação em comparação com as concentrações de

glicose.

Figura 4.10: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 5

O Consumo de glicose foi pronunciado nas duas primeiras horas de fermentação,

a partir desde instante o consumo foi discreto sendo praticamente esgotado em 10 horas

de fermentação. Nas 4 primeiras horas de fermentação nota-se uma grande diferença

entre as curvas, sendo que a partir desde instante a diferença apresenta-se bem reduzida.

Na Tabela 4.6 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

De acordo com a Tabela 4.6, nas 4 primeiras horas de fermentação, a velocidade

de consumo de substrato não sofreu muita alteração. Já a partir da 5

hora a taxa de

consumo foi acentuada até a 10

hora de fermentação.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Tabela 4.6: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 5

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -7,919 2,355

2 -7,774 2,332

3 -7,480 2,307

4 -7,255 2,277

5 -6,276 2,234

6 -5,130 2,155

7 -3,923 1,978

8 -2,694 1,534

9 -1,456 0,365

10 -0,215 -2,776

A taxa de produção de etanol iniciou-se a 2,35 g/L.h e até a 9

hora ela

apresentou-se moderada. A partir desde instante ela passou pelo máximo.

A Figura 4.11 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do

etanol e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 6.

Figura 4.11: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 6. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,4 g/L;

concentração de inóculo de 70 g/L e agitação de 300 rpm.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

A concentração inicial de substrato foi de 43,75 g/L e ela foi praticamente todo

consumindo em 8 horas de fermentação, ocorrendo uma pequena oscilação na 4

hora

de fermentação. A Produção de etanol mostrou-se bem acentuada até a 4

hora, 15,19

g/L e a partir desse instante teve um ligeiro crescimento culminando com a produção

máxima em 6 horas de fermentação, 17,09 g/L.

Em relação aos ensaios anteriores, a quantidade de inóculo teve influência

significativa para uma fermentação com produção máxima de etanol em 6 horas.

A concentração de massa seca teve um aumento pouco significativo durante o

período de fermentação, sendo uma produção de 40 % da quantidade de microrganismo

em 6 horas de fermentação, 27,02 g/L.

A Figura 4.12 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor

para o Ensaio 6, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de

glicose.

Figura 4.12: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 6

Neste ensaio o consumo de glicose foi moderado até a 6

hora de fermentação, a

partir desde instante foi praticamente esgotada. Nota-se que a diferença entre as curvas é

pequena durante toda a fermentação, sugerindo que praticamente todo açúcar redutor foi

hidrolisado.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Na Tabela 4.7 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

Tabela 4.7: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 6

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -6,702 4,138

2 -4,844 3,596

3 -4,640 3,045

4 -4,408 2,467

5 -4,286 1,816

6 -4,042 0,969

7 -3,226 -0,413

8 -2,620 -3,249

A taxa de consumo de substrato neste ensaio foi iniciado a 6,7 g/L.h e chegando

até 6

hora a 4,04 g/L.h . A taxa de produção de etanol iniciou-se a 4,14 g/l.h e mostrou-

se acentuada até a 6

hora e a partir desse instante passou pelo máximo.

Na Figura 4.13 são apresentadas as curvas que representam os teores obtidos de

álcool ao longo do tempo de fermentação para os Ensaios de 1 a 6.

Figura 4.13: Concentração de etanol em função dos tempos de fermentação

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Pode-se constatar de acordo com a Figura 4.13 que na maioria dos ensaios

estudados, com concentração inicial de soro, 60g por litro de meio, a produção máxima

de etanol foi por volta de 8 horas de fermentação.

O Ensaio 1 foi aquele que demandou maior tempo de fermentação, cerca de 13

horas, isto pode ser inicialmente explicado pelas condições de processo, ou seja,

utilizou-se a um só tempo os valores mais baixos de substratos, enzima, inóculo e

nutrientes.

Observa-se ainda que a quantidade de enzima é determinante na redução do

tempo de fermentação, como indicam os resultados obtidos para os Ensaios 3 e 4 com

tempo de fermentação de 8 horas e para o Ensaio 6 com tempo de fermentação de 6

horas. Para uma quantidade de 0,4g de enzima por litro de meio.

O Ensaio 6 foi o que apresentou o menor tempo de fermentação, cerca de 6

horas, devido o acréscimo de uma elevada quantidade de inóculo, cerca de 70g por litro

de meio.

A Figura 4.14 apresenta as curvas que representam os valores de consumo de

substrato durante o tempo de fermentação para os Ensaios de 1 a 6.

Figura 4.14: Açúcares redutores em função dos tempos de fermentação

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Na Figura 4.14 são apresentados de forma global os valores restantes de

Açúcares Redutores ao longo dos tempos de fermentação para os vários ensaios. Pode-

se notar que na maioria dos ensaios, o teor de substrato era praticamente esgotado em

torno de 8 a 10 horas de fermentação.

Para a maioria dos ensaios a limitação da velocidade de reação, pelo substrato,

se dá a partir da 6

hora de fermentação, isto pode ser observado na Figura 4.13 quando

a partir da 6

hora se dá uma redução no acréscimo dos teores de etanol.

Figura 4.15: Concentração de glicose ao longo das fermentações

A Figura 4.13 indica claramente, que após 4 horas de ensaio, ocorre uma ligeira

diminuição na velocidade de produção de etanol, que coincide com o esgotamento do

teor de glicose (Figura 4.15), sugerindo um consumo à posteriori do monossacarídeo

galactose, que indicaria um espécie de “diauxia”.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

4.3 – RESULTADOS: CONCENTRAÇÃO DE SORO = 90G/L

A Figura 4.16 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do

etanol e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 7.

Figura 4.16: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 7. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,4 g/L;

concentração de inóculo de 70 g/L e agitação de 300 rpm.

No Ensaio 7, a concentração inicial de substrato foi de 65 g/L e durante toda a

fermentação, o consumo de substrato apresentou-se de forma pronunciada até 8

hora,

3,67 g/L, a partir deste instante foi praticamente esgotada. A produção de etanol

apresentou-se de forma gradativa até a 6

hora, 23,15 g/L. A partir deste instante, a

produção de etanol atinge o máximo em 8 horas de fermentação, 29,40 g/L. A partir

desde instante o etanol passa a ser consumido.

A produção de massa seca em 8 horas de fermentação atinge a um concentração

de 33,53 g/L e equivale a 50 % da quantidade de microrganismo.

A Figura 4.17 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor

para o Ensaio 7, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de

glicose.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Figura 4.17: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 7

A glicose apresentou-se um consumo acentuado nas 6 primeiras horas de

fermentação, sendo que após foi esgotada. Uma pequena diferença existe entre as curvas

até 4

hora de fermentação. A partir da 8

hora praticamente todo açúcar redutor foi

hidrolisado.

Na Tabela 4.8 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

Tabela 4.8: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 7

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

DP/dt

1 -11,852 6,611

2 -9,962 5,763

3 -8,521 4,915

4 -7,244 4,069

5 -6,029 3,225

6 -4,836 2,389

7 -3,651 1,575

8 -2,469 0,820

9 -1,288 0,225

10 -0,108 0,067

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Nota-se que neste ensaio, a taxa de consumo de substrato iniciou-se que uma

taxa de 11,85 g/L.h e até 10

hora de fermentação atingiu 0,12 g/L.h. Já a velocidade de

produção de etanol apresentou-se uma taxa bastante significativa até 8

hora de

fermentação, 0,82 g/L.h. Na 10

hora ela passa pelo máximo.

A Figura 4.18 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do

etanol e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 8.

Figura 4.18: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 8. Concentração de nutrientes de 1,0 g/L, concentração de enzima de 0,2 g/L;

concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 500 rpm.

O substrato foi iniciado a uma concentração de 64,3 g/L e em 12

hora de

fermentação o consumo chegou a 4,77 g/L, a partir deste instante foi praticamente

esgotado. A produção de etanol apresentou-se até 6

hora de fermentação uma

concentração de 20,51 g/L, a partir deste instante teve um ligeiro crescimento até a 12

hora, 24,31 g/L. E partir da 12

hora a produção teve uma pequena baixa.

Em comparação com ensaio anterior, este foi realizado com as mais baixas

quantidades de enzima e inóculo, o que propiciou uma fermentação lenta com duração

máxima de 12 horas.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Nas 4 primeiras horas de fermentação a concentração de massa seca atingiu a

19,69 g/L, após este instante o crescimento teve pouca alteração até a 12

hora, 20,92

g/L, atingindo a 70% da quantidade de microrganismo.

A Figura 4.19 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor

para o Ensaio 8, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de

glicose.

Figura 4.19: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 8

O consumo de glicose apresentou-se de forma gradativa até o seu esgotamento

em 12 horas de fermentação. Nota-se que há na 4 primeiras horas de fermentação uma

ligeira diferença entre as curvas, a partir deste instante diferença é bastante reduzida.

Na Tabela 4.9 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

A taxa de consumo de substrato iniciou-se a 8,37 g/L.h e chegou na 12

hora a

0,72 g/L.h.. A taxa de produção de etanol iniciou-se a 4,19 g/L.h e chegando na 8

hora

de fermentação a uma taxa de 0,754 g/L.h, a partir deste instante ela passa pelo máximo.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Tabela 4.9: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 8

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -8,377 4,190

2 -7,902 3,698

3 -7,264 3,206

4 -6,566 2,715

5 -5,845 2,223

6 -5,117 1,732

7 -4,385 1,242

8 -3,653 0,754

9 -2,920 0,275

10 -2,187 -0,184

11 -1,453 -0,586

12 -0,720 -0,834

13 0,013 -0,662

14 0,746 0,649

A Figura 4.20 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do

etanol e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 9.

Figura 4.20: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 9. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,2 g/L;

concentração de inóculo de 70 g/L e agitação de 300 rpm.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

No Ensaio 9, a concentração inicial de substrato foi de 65,2 g/L, chegando na 8

hora de fermentação a 12,85 g/L, a partir deste instante praticamente manteve-se

constante. Notou-se que a produção de etanol nas quatro primeiras horas atingiu a 19,75

g/L, a partir deste instante a produção foi moderada culminando com o máximo em 10

horas de fermentação, 25,83 g/L. A partir da 10

hora houve um decréscimo.

Com relação aos ensaios anteriores, um aumento na quantidade de nutrientes

contribuiu para uma fermentação mais rápida nas primeiras horas de fermentação.

A concentração de massa seca chegou até a 10

hora com 32,64 g/L. Atingido a

praticamente 50 % da quantidade de microrganismo.

A Figura 4.21 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor

para o Ensaio 9, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de

glicose.

Figura 4.21: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 9

Com relação ao consumo de glicose, ela foi praticamente esgotada em 10 horas

de fermentação. Nas 6 primeiras horas de fermentação a diferença entre as curvas foi

relativamente grande.

Na Tabela 4.10 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Tabela 4.10: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 9

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -8,655 5,396

2 -8,220 4,605

3 -7,807 3,813

4 -7,033 3,023

5 -6,127 2,234

6 -5,172 1,451

7 -4,199 0,683

8 -3,219 -0,044

9 -2,237 -0,661

10 -1,254 -0,977

11 -0,271 -0,477

De acordo com a Tabela 4.10, a taxa de consumo de substrato iniciou-se a 8,66

g/L.h e chegando na 11

hora, 0,27 g/L.h. A taxa de produção de etanol iniciou-se a 5,39

g/L.h e na 7

hora estava a 0,68 g/L.h, sendo após este instante passa pelo máximo.

A Figura 4.22 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do

etanol e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 10.

Figura 4.22: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 10. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,4 g/L;

concentração de inóculo de 30 g/L e agitação de 500 rpm.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

A concentração inicial de substrato foi de 66,2 g/L no Ensaio 10, na 8

hora de

fermentação chegou a 3,66 g/L, a partir da 8

hora nota-se que o consumo de substrato

foi praticamente esgotado. Com relação à produção de etanol, até a 6

hora de

fermentação ela chegou a 21,72 g/L, a partir deste instante a produção teve um ligeiro

crescimento, culminando com a produção máxima em 12 horas de fermentação, 26,58

g/L.

A concentração de massa atingiu em 12 horas de fermentação a 19,05 g/L,

atingindo a 63 % da quantidade de microrganismo.

A Figura 4.23 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor

para o Ensaio 10, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de

glicose.

Figura 4.23: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 10

O consumo de glicose apresentou-se bem definida durante toda a fermentação,

sendo que a partir da 8

hora foi praticamente esgotada. Nota-se que até a 4

hora existe

uma pequena diferença entre as curvas, a partir deste instante não há mais diferenças,

com isso sugere que toda lactose foi hidrolisada.

Na Tabela 4.11 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Tabela 4.11: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 10

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -14,064 4,177

2 -9,108 3,767

3 -6,853 3,356

4 -5,591 2,945

5 -4,695 2,535

6 -3,933 2,125

7 -3,221 1,715

8 -2,527 1,306

9 -1,839 0,902

10 -1,154 0,509

11 -0,470 0,146

12 0,213 -0,135

A taxa de consumo de substrato iniciou-se a 14,06 g/L.h e chegou na 10

hora a

1,15 g/L.h. A taxa de produção de etanol na 11

hora foi de 0,14 g/L.h, a partir desse

instante passou pelo máximo.

A Figura 4.24 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do

etanol e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 11.

Figura 4.24: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 11. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,4 g/L;

concentração de inóculo de 70 g/L e agitação de 500 rpm.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

No Ensaio 11, o consumo de substrato até a 6

hora de fermentação foi de 12,52

g/L. Na 10

hora chegou a 7,40 g/L. A produção etanol mostrou-se elevada nas quatros

primeiras horas de fermentação chegou a 21,65 g/L e atingindo o máximo em 8 horas de

fermentação, 27,35 g/L.

A concentração de massa seca apresentou-se na 10

hora de fermentação um

valor de 34,21 g/L, atingindo a 50 % da quantidade de microrganismo.

A Figura 4.25 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor

para o Ensaio 11, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de

glicose.

Figura 4.25: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 11

Neste ensaio, a taxa de consumo de glicose foi acentuada nas 6 primeiras horas

de fermentação, sendo que logo em seguida praticamente esgotado. A diferença entre as

curvas durante toda a fermentação praticamente permaneceu a mesma.

Na Tabela 4.12 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

A taxa inicial de consumo de substrato foi de 11,43 g/L.h, chegando na 6

hora

de fermentação a 4,04 g/L.h.. Com relação à taxa de produção etanol, na 6

hora estava

em 0,66 g/l.L e a partir daí passou pelo máximo em 7 horas de fermentação.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Tabela 4.12: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 11

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -11,426 6,637

2 -9,440 5,420

3 -7,923 4,205

4 -6,579 2,996

5 -5,299 1,805

6 -4,042 0,663

7 -2,794 -0,348

8 -1,549 -0,999

9 -0,305 -0,677

10 0,938 2,295

A Figura 4.26 mostra as variações das concentrações do açúcar redutor, do

etanol e da massa seca ao longo do tempo para o Ensaio 12.

Figura 4.26: Variações das concentrações de etanol, açúcar redutor e da massa seca para

Ensaio 12. Concentração de nutrientes de 3,0 g/L, concentração de enzima de 0,2 g/L;

concentração de inóculo de 50 g/L e agitação de 300 rpm.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Neste ensaio o consumo de substrato apresentou-se até a 8

hora de fermentação,

um valor de 9,01 g/L, sendo que após este instante foi todo consumido. A produção de

etanol apresentou-se elevada até a 4

hora de fermentação, 23,17 g/L. A partir desse

instante até a 10

hora, ela chegou a 30,39 g/L, que foi a produção máxima.

A Figura 4.27 apresenta o comportamento da concentração de açúcar redutor

para o Ensaio 12, durante toda a fermentação em comparação com a concentração de

glicose.

Figura 4.27: Açúcar redutor e glicose para o Ensaio 12

No Ensaio 12, o consumo de glicose foi praticamente esgotado em 10 horas de

fermentação. Nas primeiras 6 horas de fermentação há uma grande diferença entre as

curvas, sendo que a partir da 8

a 12

hora essa diferença foi reduzida.

Na Tabela 4.13 são apresentados os valores da taxa de consumo de substrato e a

taxa de produção de etanol.

De acordo com a Tabela 4.13, a taxa de consumo de substrato inicialmente

apresentou-se elevada, 10,55 g/L.h e chegou na 9

hora a 2,29 g/L.h. A taxa de produção

de etanol apresentou-se na 9

hora de fermentação um valor de 0,03 g/L.h e a partir daí

ela passa pelo máximo.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Tabela 4.13: Taxas para o substrato e produto para o Ensaio 12

Taxa (g/L.h)

T(h)

Substrato

dS/dt

Produto

dP/dt

1 -10,553 5,914

2 -8,895 5,189

3 -7,730 4,464

4 -6,747 3,739

5 -5,830 3,013

6 -4,938 2,286

7 -4,054 1,553

8 -3,174 0,807

9 -2,296 0,026

10 -1,418 -0,853

11 -0,539 -1,998

12 0,339 -3,863

Na Figura 4.28 são apresentadas as curvas que representam os teores obtidos de

álcool ao longo do tempo de fermentação para os Ensaios de 7 a 12.

Figura 4.28: Concentração de etanol em função dos tempos de fermentação

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Com a concentração inicial de soro, 90g por litro de meio e de acordo com a

Figura 4.28, a produção máxima de etanol oscilou entre 8 a 12 horas de fermentação.

O Ensaio 8 e 10 foram os que demandaram um maior tempo de fermentação, por

volta de 12 horas, isto pode ser explicado, já que pelas condições do processo, estes

ensaios foram os que utilizaram os níveis mais baixos de inóculo.

Observa-se ainda que a quantidade de enzima é determinante na redução do

tempo de fermentação, como indicam os resultados obtidos para os Ensaios 7 e 11 com

tempo de fermentação de 8 horas, para uma quantidade de 0,4g de enzima por litro de

meio.

Os Ensaios 9 e 12 apresentaram um tempo intermediário de produção máxima

de etanol por volta de 10 horas. Sendo que o Ensaio 9 foi adicionado uma quantidade de

inóculo de 70g por litro de meio e já o Ensaio 12 foi de 50g por litro de meio. E os dois

ensaios foram utilizados as mesmas quantidades de enzima, 0,2g por litro de meio.

A Figura 4.29 apresenta as curvas que representam os valores de consumo de

substrato durante o tempo de fermentação para os Ensaios de 7 a 12.

Figura 4.29: Açúcares redutores em função dos tempos de fermentação

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

A Figura 4.29 apresenta os valores restantes de Açúcares Redutores ao longo

dos tempos de fermentação para os vários ensaios. Nota-se que o esgotamento do teor

de substrato se dá na faixa de 8 a 12 horas de fermentação.

A limitação da velocidade de reação, pelo substrato, se dá a partir da 6

hora e

prolongando até 10

de fermentação, isto pode ser observado na Figura 4.28 quando a

partir da 6

hora se dá uma redução no acréscimo dos teores de etanol.

Figura 4.30: Concentração de glicose ao longo das fermentações

De acordo com a Figura 4.30, a partir da 4

e 6

hora de fermentação ocorre o

esgotamento da glicose na maioria dos ensaios. Observa-se também que na Figura 4.28,

após a 4

e 6

hora de fermentação, ocorre uma ligeira diminuição na velocidade de

produção de etanol. Esse fato sugere que posterior esses tempos de fermentação ocorre

o consumo do monossacarídeo galactose, que indicaria uma espécie de “diauxia”.

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

4.4 – PRODUTIVIDADE E RENDIMENTO DOS ENSAIOS

4.4.1 – Concentração de soro = 60g/L

A Tabela 4.14 apresenta os valores de produtividade e rendimento para os

ensaios de 1

a 6, realizados com concentração de 60g de soro por litro de meio.

Tabela 4.14: Produtividade e Rendimento obtidos nos Ensaios 1 a 6

Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio 6

Produtividade

(g/L.h)

1,43 1,90 2,39 2,34 2,31 2,85

Rendimento

(%)

77,31 85,26 87,72 81,12 90,10 93,06

Conforme já comentado, o Ensaio 1 foi o mais longo, e para este obteve-se os

menores valores de produtividade e rendimento.

Verificou-se que para os Ensaios 3 e 4, uma quantidade de enzima da ordem de

0,4 g/L, foi capaz de aumentar as produtividades em torno de 20% em relação ao

Ensaio 2. Já o Ensaio 5 pode ser destacado, pois apesar de ter sido conduzido com os

teores menores de enzima e inóculo, utilizou-se uma maior concentração de nutrientes,

3 g/L e, com isto obteve-se um maior rendimento em relação aos Ensaios 3 e 4 e um

valor de produtividade próximo daqueles. O Ensaio 6 foi o que apresentou os maiores

valores de produtividade e rendimento, pois neste foram utilizados os maiores teores de

nutrientes, enzima e inóculo.

4.4.2 – Concentração de soro = 90g/L

A Tabela 4.15 apresenta os valores de produtividade e rendimento para os

ensaios de 7 a 12, realizados com concentração de 90g de soro por litro de meio.

Tabela 4.15: Produtividade e Rendimento obtidos nos Ensaios 7 a 12

Ensaio 7 Ensaio 8 Ensaio 9 Ensaio 10 Ensaio 11 Ensaio 12

Produtividade

(g/L.h)

3,68 2,03 2,58 2,22 3,42 3,04

Rendimento

(%)

89,30 76,07 87,38 77,78 92,91 93,9

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

De acordo com a Tabela 4.15, nota-se que o Ensaio 8 foi o que apresentou os

menores valores de produtividade e rendimento, devido no mesmo foram utilizados os

menores teores de enzima e inóculo.

Os Ensaios 7 e 11 apresentaram os maiores valores de produtividade para uma

quantidade de enzima na ordem de 0,4 g/L. Já no Ensaio 10, com a mesma quantidade

de enzima, obteve uma produtividade inferior devido utilização do menor teor de

inóculo. O Ensaio 12 apresentou o maior rendimento, sendo este valor próximo ao

Ensaio 11, para uma quantidade de inóculo de 50 g/L e um teor de enzima na faixa de

0,2 g/L.

4.5 – EFEITO DA AGITAÇÃO NO RENDIMENTO DA FERMENTAÇÃO

A Tabela 4.16 apresenta os valores de agitação e rendimento para os ensaios 1 a

6, realizados com concentração de 60g de soro por litro de meio.

Tabela 4.16: Agitação e Rendimento obtidos nos Ensaios 1 a 6

Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio 6

Agitação

(rpm)

500 300 300 500 300 300

Rendimento

(%)

77,31 85,26 87,72 81,12 90,10 93,06

Os Ensaios 2 e 3 apresentaram um valor de rendimento próximo para uma

agitação de 300 rpm. Já o Ensaio 6 foi o que apresentou uma melhoria conjuntamente

com o rendimento para uma agitação de 300 rpm. Os Ensaios 1 e 4 foram os que

apresentaram os menores valores de rendimento para uma agitação de 500 rpm.

A Tabela 4.17 apresenta os valores de agitação e rendimento para os ensaios 7 a

12, realizados com concentração de 90g de soro por litro de meio.

Tabela 4.17: Agitação e Rendimento obtidos nos Ensaios 7 a 12

Ensaio 7 Ensaio 8 Ensaio 9 Ensaio 10 Ensaio 11 Ensaio 12

Agitação

(rpm)

300 500 300 500 500 300

Rendimento

(%)

89,30 76,07 87,38 77,78 92,91 93,90

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

De acordo com a Tabela 4.17 os Ensaios 8 e 10 foram os que apresentaram os

menores valores de rendimento para uma agitação de 500 rpm. Os Ensaios 7 e 9

apresentaram um rendimento intermediário, para uma agitação 300 rpm. O Ensaio 12

foi o que apresentou o melhor rendimento para uma agitação de 300 rpm.

4.6 – COMPARAÇÃO DO MODELO TEÓRICO COM O MODELO

EXPERIMENTAL

A seguir são apresentados os gráficos comparativos entre o modelo teórico e o

experimental para o consumo de substrato.

O modelo experimental:

a b*x c*x d*exp(-x)

=+ + +

; Onde:

dS dy

dt dx

O modelo teórico:

()

0/ 0

*( ) *

()

XS s

XY SS S

dT Y K S

+−

=−

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 1.

Figura 4.31: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 1

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Para este ensaio, a curva do modelo experimental apresentou-se maior que

teórico. Nota-se que o modelo experimental obedece ao teórico, sendo que a partir da

hora as curvas tendem a se encontrar, para este sugere um fator de

proporcionalidade para equiparar as curvas.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 2.

Figura 4.32: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 2

Neste ensaio, nota-se uma pequena diferença inicial no comportamento das

curvas, e no decorrer da fermentação as curvas tende a equiparar-se.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 3.

Figura 4.33: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 3

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

No Ensaio 3, o modelo experimental apresentou-se de forma linear e não seguiu

ao comportamento do modelo teórico.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 4.

Figura 4.34: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 4

Para este ensaio, a curva do modelo experimental apresentou-se maior que

teórico. Nota-se que o modelo experimental obedece ao teórico, para este sugere um

fator de proporcionalidade para equiparar as curvas.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 5.

Figura 4.35: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 5

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

No Ensaio 5, o modelo experimental segue ao modelo teórico, sugerindo um

ajuste necessário para equiparar as curvas.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 6.

Figura 4.36: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 6

Neste ensaio, nota-se o comportamento muito próximo das curvas. Para este

ensaio, sugere que o modelo experimental representou muito bem os dados

experimentais.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 7.

Figura 4.37: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 7

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Para este ensaio, a curva do modelo experimental apresentou-se maior que

teórico. Nota-se que o modelo experimental obedece ao teórico, para este sugere um

fator de proporcionalidade para equiparar as curvas.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 8.

Figura 4.38: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 8

Neste ensaio os modelos teórico e experimental apresentaram um

comportamento semelhante, sendo que o modelo experimental é maior que o teórico.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 9.

Figura 4.39: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 9

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Para este ensaio, a curva do modelo experimental apresentou-se maior que

teórico. Nota-se que o modelo experimental obedece ao teórico, para este sugere um

fator de proporcionalidade para equiparar as curvas.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 10.

Figura 4.40: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 10

Para este ensaio, o modelo experimental não se apresentou adequado ao modelo

teórico. Nota-se a diferença nas duas primeiras horas de fermentação.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 11.

Figura 4.41: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 11

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

Neste ensaio nota-se que nas 4 primeiras horas de fermentação os modelos

apresentam-se comportamentos diferentes.

O gráfico a seguir representa as curvas do modelo teórico e experimental para o

Ensaio 12.

Figura 4.42: Comparação dos modelos teórico e experimental para o Ensaio 12

No Ensaio 12, o modelo experimental apresenta-se um comportamento diferente

do modelo teórico.

4.7 – CINÉTICA DA FERMENTAÇÃO: PARÂMETRO K E ORDEM DA

REAÇÃO

Os valores da constante da reação k e da ordem da reação são apresentados na

Tabela 4.18.

De acordo com a Tabela 4.18, os Ensaios de 1 a 6, que foram realizados com

concentração de soro de 60 g/L, apresentaram uma ordem de reação para o substrato na

faixa de 0,5, principalmente nos ensaios 1, 2, 4 e 5. Já para o produto o modelo cinético

não foi adequado, uma vez que os modelos propostos foram os mais simples e o modelo

para o produto não depende só do consumo do substrato, depende também da

concentração de enzima e do crescimento de microrganismo. Para os Ensaios de 7 a 12,

que foram realizados com concentração de soro de 90 g/L, apresentaram uma ordem de

Capítulo 4 – Resultados e Discussões

reação para substrato na faixa de 0,7, principalmente nos ensaios 8, 9, 11 e 12. Já para o

produto o modelo cinético não foi adequado.

Tabela 4.18: Valores de k, n e R

para todos os ensaios

K* n [ ] R

Substrato 0,806 0,59 0,967

Ensaio 1

Produto 0,432 0,45 0,971

Substrato 0,915 0,55 0,989

Ensaio 2

Produto 0,099 0,97 0,997

Substrato 1,719 0,35 0,987

Ensaio 3

Produto 0,006 1,99 0,983

Substrato 1,163 0,62 0,971

Ensaio 4

Produto 0,348 0,66 0,989

Substrato 1,499 0,45 0,929

Ensaio 5

Produto 1,261 0,17 0,858

Substrato 1,161 0,15 0,938

Ensaio 6

Produto 0,067 1,18 0,996

Substrato 0,134 1,27 0,865

Ensaio 7

Produto 0,058 1,33 0,923

Substrato 0,496 0,74 0,968

Ensaio 8

Produto 0,007 1,68 0,939

Substrato 0,547 0,7 0,997

Ensaio 9

Produto 1,18*10

-5

3,42 0,948

Substrato 0,276 1,01 0,851

Ensaio 10

Produto 0,157 0,95 0,859

Substrato 0,641 0,72 0,999

Ensaio 11

Produto 0,007 1,83 0,993

Substrato 0,795 0,63 0,989

Ensaio 12

Produto 0,074 1,14 0,981

* Unidade da constante k depende da ordem da reação:

Reação de ordem zero: [k] = g/L.h;

Reação de ordem 1: [k] = h

-1

;

Reação de ordem 2: [k] = L/g.h;

CAPÍTULO 5

CONCLUSÕES E SUGESTÕES

Com base nos resultados obtidos e nas discussões, foi possível chegar às

seguintes conclusões:

5.1 – CONCLUSÕES

• A quantidade de enzima é determinante na redução do tempo de fermentação e

no aumento da produtividade, a quantidade de enzima mais eficaz foi de 0,4 g/L;

• O menor tempo de fermentação foi de 6 horas para uma concentração de soro de

60 g por litro de meio, enzima de 0,4 g/l, inóculo de 70 g/L, nutrientes 3 g/L e

agitação de 300 rpm;

• A maior produtividade foi de 3,68 g/L.h para uma concentração de soro de 90 g

por litro de meio, enzima de 0,4 g/L, inóculo de 70 g/L, nutrientes 1 g/L e

agitação de 300 rpm;

• O maior rendimento foi de 93,90 % para uma concentração de soro de 90 g por

litro de meio, enzima de 0,2 g/l, inóculo de 50 g/L, nutrientes 3 g/L e agitação de

300 rpm;

• O modelo experimental da taxa de consumo de substrato obedece ao modelo

teórico na maioria dos ensaios realizados, sendo necessário utilizar um fator de

proporcionalidade;

• A ordem da reação do substrato para os ensaios realizados a concentração de

soro de 60 g por litro de meio foi de 0,5 e para concentração de soro de 90 g por

litro de meio foi de 0,7;

• A concentração de soro para obtenção de um melhor rendimento e produtividade

foi de 90 g por litro de meio;

• A agitação que promoveu o melhor rendimento para todos ensaios (realizados

com concentração de soro de 60 g/L e 90 g/L) foi de 300 rpm;

• Na maioria dos ensaios não houve influência da concentração de nutrientes.

Quantidade de nutrientes (1 e 3 g/L): Extrato de levedura e Sulfato de amônio;

• O tempo de fermentação é influenciado pela concentração de inóculo.

Capítulo 5 – Conclusões e Sugestões

5.2 – SUGESTÕES

• Estudo comparativo da hidrólise do soro de queijo, utilizando diversas lactases;

• Verificar a possibilidade de trabalhar com temperatura e pH diferentes na

fermentação simultânea à hidrólise do soro de queijo;

• Trabalhar com linhagens diferentes de microrganismos na fermentação

simultânea à hidrólise do soro de queijo;

• Fazer um estudo do modelo cinético com melhor adaptação aos resultados

experimentais na fermentação simultânea.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARAÚJO, E. H., (2001), Redução na poluição dos laticínios, pela transformação da lactose

do soro de queijo em etanol. XXXIX Cong. Brasileiro de Ensino de Engenharia, Porto

Alegre.

BAILEY, J. E., OLLIS, D. F., (1986). Biochemical engineering fundamentals. 2

Ed. New

York.

BERNSTEIN, S., TZENG, C. H & SISSON, D. (1977). The commercial fermentation of

cheese whey for the production of protein and alcohol. Biotechnology and

bioengineering symposium, n. 7, p. 1-9.

BERTOL, T. M. & SANTOS FILHO, J. I., (1996), Soro de leite integral na alimentação de

suínos. Suinocultura dinâmica. Periódico Técnico- Informativo elaborado pelo

Departamento técnico Rhodia – Merieux.

BIO-DIAGNÓSTICA – Laborclin – Produtos para Laboratório Ltda, Kit (Teste

Enzimático colorimétrico para determinação de Glicose em soro, plasma e fluído

cerebroespinal).

BLANCH, H. W. & CLARK, D. S., (1997), Biochemical Engineering. Ed. Marcel Dekker,

New York.

BLOWEY, R. W., (1992), Factors affecting milk quality. In: ANDREWS, A. H. et al. Ed.

Bovine Medicine. Diseases and husbandry of cattle. Blackwell, Oxford, p.329-334.

BORZANI, V., LIMA, U. A. & AQUARONE, E., (1975). (Biotecnologia) – Eng.

Bioquímica. Edgard Blucher. Ed. Universidade de São Paulo, p. 168-178.

CASTILLO, F. J., (1990). Lactose metabolism by yeasts. In Yeast Biotechnology and

Biocatalysis, ed. H. Verachtert & R. De Mot. Marcel Dekker, New York, p. 297-320.

CHAMPAGNE, C. P. & GOULET, J., (1988). Growth of baker's yeast (Saccharomyces

cerevisiae) in lactose-hydrolyzed cheese-whey ultrafiltrate. Can. Inst. Food. ScL

Technol., 21, 545-548.

COELHO, M. G., MARAGNO, A.L., LEMOS, J. C., LIMA, S. C., ALBURQUERQUE,

Y. T., (2002). Avaliação Ambiental do Aterro Sanitário de Uberlândia. Uberlândia –

MG.

COTON, S. G., (1985), Whey resources and utilization. Journal of the Society of Dairy

Technology, Vol. 38, n.4, p.97-100.

COUGHLIN, R. W. & CHARLES, M., (1980). Applications of lactase and immobilized

lactase. In Immobilized Enzymes for Food Processing, ed. W. H. Pitcher Jr. CRC Press,

Boca Raton, Florida, p. 153-173.

Referências Bibliográficas

CHEN, H. C.; ZALL, R. R., (1982), Continuous fermentation of whey into alcohol using an

attached film expanded bed reactor. Process Biochemistry, Vol. 17, n.1, p.20-25.

DEMOTT, B. J.;DRAUGHON, F. A & HERALD, P. J., (1981), Fermentation of lactose in

direct-acid-set cottage cheese whey. Journal of Food protection, Vol. 44, n.8, p. 588-590.

FERREIRA, C. L., (1978). Intolerância à lactose. O problema e as soluções. Revista de

laticínios Cândido Tostes, Vol. 33, p. 10-14.

FERREIRA, R. M., (2003), Produção de etanol a partir do soro de queijo utilizando a

levedura kluyveromyces marxianus. Tese de mestrado, Universidade Federal de

Uberlândia, Uberlândia, M.G.

FREYER, J., (1972). Elaboration de Dulce de leche. Primer curso de capacitacion em

industria lechera. FAO, Uruguai, p. 27.

GEKAS, V. & LOPEZ-LEIVA, M., (1985). Hydrolysis of lactose: a literature review. Proc.

Biochem., 20, 2-12.

GHALY, A. E. & EL-TAWEEL A. A., (1997). Kinetic modelling of continuous production

of ethanol from cheese whey. Biomass and Bioenergy Vol. 12, n. 6, p. 461-.72.

HOLSINGER, V. H.; POSATI, L. P. & DE VILDISS, E.D. (1974), Whey beverages: a

review. J. Dairy Sci. v. 57, p. 849-859.

JONES, R. P; PAMMENT, N. & GREENFIELD, P. F., (1981), Alcohol fermentation by

yeasts – the effect of environmental and other variables. Process biochemistry, v. 16,

n.3, p. 42-49.

JOSLYN, M. A. (1950), Methods in Food Analysis. New York, Academic Press, 2º ed.,

p,525.

KOSARIC, N. & ASHER, Y., (1982). Cheese whey and its utilization. Conservation and

recycling, Vol. 5, n.1, p. 23-32.

KOSARIC, N.; WIECZOREK, A. & COSENTINO, G. P., (1983), Etanol fermentation. Ed.

Biotechnology, Wheinheim: Verlag Chimie, p.257-385.

KOSIKOWSKI, F.V., (1979), Whey utilization and whey products. J. Dairy Sci., 62(7):

1149-1160.

LADERO, M., SANTOS, A. & GARCIA-OCHA, F., (2000). Kinectic modeling of lactose

hydrolysis with na imobilize β-galactosidase from Kluveromyces fragilis. Enzyme and

Microbiology Technology, Vol. 27.

LOURSEMA, J., (1978). Aplicaciones de lactasa para el dulce de leche. Ind. Lacteas.

27(5): 25-26.

Referências Bibliográficas

LOPEZ-LEIVA, M.H. & GUZMAN, M., (1985), Formation of oligosaccharides during

enzymic hydrolysis of milk whey permeates. Process Biochem., 30, 757-62.

MACHADO, M. G. & LINARDI, V. R., (1990). Production of amylase and β-

galactosidase by yeasts. Arq. Biol. Technol., 33, 247-253.

MAHONEY, R. R., (1997). Lactose: Enzymatic Modification. London, Chapman & Hall.

MARIOTTI, M. P.; TREVISAN, H. C. & HYAMANAKA, H., (2000). Hidrólise da lactose

de soro de leite por meio de β-galactosidase imobilizada. Tese de mestrado, Instituto de

Química, Universidade Estadual Paulista, São Paulo, S.P.

MARWAHA, S. S. & KENNEDY, J. F, (1988), Review: Whey-polution problem and

potencial. International Journal of Food Science and Technology, Vol. 23, p.323-336.

MAWSON, A. J., (1994). Bioconversions for whey utilization and waste abatement.

Biores. Technol., 47, 195-203.

MENEZES, T. J. B., (1980), Etanol, o combustível do Brasil. São Paulo: Agronômica

Ceres, p. 223

MILLER, G.L., (1959), Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing

sugars. Anal. Chem. Vol. 31 p.426-428.

MINAS AMBIENTE / CETEC (1998), Pesquisa tecnológica para controle ambiental em

pequenos e médios laticínios de Minas Gerais. Belo Horizonte: Minas Ambiente / Cetec,

v.2.

PAIGE, D. M., (1971). Lactose Malabsortion and milk rejection in Nigro children. John

Hopkin Méd. J., Vol. 129, p. 163-168.

PAOLUCCI, A. A .P., (1991), Formulação de um meio de cultura a base de soro de queijo

para produção de lactococcus lactis sp Lactis. Tese de Mestrado, p.6, UFV, Viçosa, MG.

PARK, Y. K., (1979). J. Food Sci., Vol. 44, p. 100.

PONSANO, E. H. G.; PINTO, M. F. & CASTRO GOMES, R. J. H., (1992), Soro de leite –

Obtenção, características e aproveitamento: revisão. Semina: Ci. Agr., Londrina, Vol.

13, n.1, p.92-96.

PONSANO, E. H. G., (1992), Produção de etanol por Kluyveromyces fragilis: Estudo em

soro de leite visando seu aproveitamento e a diminuição de sua capacidade poluente.

Tese de mestrado, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, PR.

RAMOS, D. C., (1985), Utilização do soro de queijo. Instituto de Laticínios Candido

Tostes.

REED, G., NAGODAWITHANA, T., (1993). Enzymes in Food Processing. 3P

Ed. New

York, Academic Press.

Referências Bibliográficas

RENNER, E., (1983), Milk and Dairy Products in Human Nutrition. V-*GmbH.,

Volkswirtschaftlicher Verlag. Munich, p.1-450.

RICHARDS, N. S. P. S., (1997), Emprego Racional do soro lático. Indústria de laticínios.

P.67-69.

ROGOSA, M., BROWNW, H. H. & WHITTIER, E. O., (1947). Ethyl alcohol from whey.

Journal of Dairy Science, Vol. 30, n.4, p. 263-269.

RUSSEL, I., (1986). Will a recombinant DNA yeast be able to solve whey disposal

problems? Trends Biotechnol., 4, 107-108.

SANTIAGO, P. A., (2002). Contribuição o estudo da produção de β-galactosidase por

fermentação de soro de queijo com Kluveromyces marxianus. Tese de mestrado,

Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, M.G.

SEGEL, I. H., (1993). Enzyme Kinetcs. New York, John Wiley.

SILVA, C. A & CASTRO-GOMEZ, R. J. H. (1995). Estudo de um processo fermentativo

utilizando soro de leite e a levedura Kluyveromyces fragilis. Semina. Vol. 16, n. 1:17-

21.

SISO, M. I. G., (1996). The Biotechnological utilization of cheese whey: A review.

Bioresource Technology, 57, 1-11.

TORRES, C. C., (1988), Bebidas à base de soro de queijo: caracterização físico-química,

microbiológica e sensorial. Tese de mestrado, Universidade Federal de Viçosa. Viçosa,

M.G.

VINHAL, E. F., (2001), Hidrólise da lactose no leite por β-galactosidase de

kluyveromcyces fragilis. Tese de mestrado, Universidade Federal de Uberlândia,

Uberlândia, M.G.

ZADOW, J.G., (1997), Utilization of milk components: whey. In: ROBINSON, R.K.,

Modern Dairy Technology, vol. 2, Advances in Milk products.

WAKSTRA, P. & JENNESS, R., (1984), Química e Física Lactologia. Editora Acribia,

S.A., Zaragoza.

WOYCHICK, J. H. & HOLSINGER, V. H., (1977). Use of lactase in the manufacture of

dairy products. In: ORY, R. L. & ANGELO, A. J., (ed). Enzymes in food and beverage

processing. Washington: American chemical society, p. 67-79.

ANEXO

ANEXO 1

TÉCNICAS UTILIZADAS DURANTE A EXECUÇÃO DOS ENSAIOS

1.1 – Determinação da Concentração dos Açúcares Redutores

Durante a determinação do teor de lactose presente no soro utilizou-se uma

variante do método do ácido 3,5 – dinitrossalicílico (DNS) (MILLER, 1959).

Esse método consistia em:

1. Tomar uma alíquota de 1mL da amostra pura ou diluída de acordo com as

condições e colocar em um tubo Folin-Wu de 25mL, juntamente com 2mL de

DNS preparado como descrito no anexo 1.4;

2. O conjunto era então colocado em banho-maria por um período de 5 minutos;

3. Decorrido o tempo completava o volume do tubo com água destilada;

4. Fazia a leitura da amostra em absorbância (ABS) no espectrofotômetro a 540nm,

tendo com padrão uma amostra em branco; (O branco era preparado, substituindo

1mL da amostra por 1mL de água destilada);

5. Para a aferição da quantidade de açúcar presente era necessário fazer uma curva

de calibração (Ver apêndice) com amostras de concentrações conhecidas de

lactose seguindo o método acima.

1.2 – Determinação da Concentração de Etanol: Método do Dicromato

Os passos para a determinação do teor etanol presentes na amostra eram

(JOSLYN, 1950):

1. Centrifugar a amostra;

2. Pipetar 10mL do sobrenadante;

3. Destilar no micro-destilador por 5 minutos;

Anexos

4. Recolher o destilado em um balão de 200mL e completar o volume com água

destilada;

5. Pipetar 20mL do balão de 200mL em um erlenmeyer com tampa de vidro

esmerilhado;

6. Adicionar 20mL do Dicromato de Potássio ao erlenmeyer;

7. Levar o erlenmeyer a um banho 60ºC por 25 minutos;

8. Titular com a solução de Sal de Mohr utilizando o indicador Fenantrolina;

PONTO DE VIRAGEM: VERDE PARA VERMELHO.

9. Paralelamente fazer um branco: adicionara 20mL de água destilada com 20mL

de Dicromato. Titular sem levar ao banho de 60ºC.

Repetir o branco quando houver substituição das soluções de Dicromato de

Potássio ou de Sal de Mohr por solução nova.

1.2.1 – Teor de Etanol

O teor de etanol presente na amostra era calculado segundo a expressão:

...1 .

diluiçao

CEVN

V Vamostra

⎛⎞

=−

⎜⎟

⎝⎠



Onde :

C = Concentração de Etanol (g/L);

E = Equivalente químico do etanol (11,5);

C = Concentração de etanol (g/L);

V = Volume de dicromato (20mL);

N = Normalidade do dicromato = 33,678/49,035 = 0,687

D = diluição=200/10=20vezes;

V amostra = 20mL;

B = Volume da solução de Sal de Mohr utilizado na titulação amostra;

B = Volume da solução de Sal de Mohr utilizado na titulação do branco.

Anexos

Fazendo as substituições acima a expressão a que se chega é:

158,01 1

⎛⎞

=−

⎜⎟

⎝⎠

1.3 – Determinação do Teor de Massa Seca

A massa seca que ficava no fundo da cubeta da centrífuga era lavada e então

transferido para um vidro de relógio de massa conhecida. Após esta etapa o mesmo era

levado à estufa até a massa ficar constante. Pesava-se o conjunto e a massa seca era

obtida por diferença.

O conteúdo seco presente na amostra foi efetuado utilizando a seguinte equação:

MASSA SECA = (Massa B

vidro relógio + amostra

B – Massa B

vidro relógio

B). 33,33

Onde:

MASSA SECA = Conteúdo seco presente na amostra;

Massa B

vidro relógio + amostra

B = Massa do conjunto Vidro de relógio – Massa Coletada;

Massa B

vidro relógio

B = Massa do vidro de relógio;

1.4 – Determinação da Concentração de Glicose

O Kit de Glicose Enzimática era composto pelo Reagente Glicose Enz-Color e

pela solução Padrão.

Para determinação da concentração de glicose presente nos ensaios foi utilizado

procedimento descrito abaixo:

1) Rotular 3 tubos como B (branco), P (padrão) e T (teste) e proceder como

indicado abaixo:

Anexos

B (branco) P (padrão) T (teste)

Reagente Glicose Enz-Color

1,0mL 1,0mL 1,0mL

Padrão de Glicose

- 0,01mL -

Amostra

- - 0,01mL

2) Misturar suavemente os tubos;

3) Incubar em banho-maria a 37ºC durante 10 minutos;

4) Ajustar o espectrofotômetro à 500nm;

5) Fazer a leitura de absorbância (ABS) da solução padrão e da amostra;

6) Proceder aos cálculos de acordo com a equação abaixo, para a concentração de

Glicose:

ABS do Teste

Glicose (mg/dL) *100

ABS do Padrao



Anexos

ANEXO 2

MÉTODO PARA O PREPARO DAS SOLUÇÕES

2.1 – Sal de Mohr (Sulfato de Amônio Ferroso)

1. Pesar 135,1g de Fe(NH

)

.(SO

)

2. Transferir o material pesado para um erlenmeyer de 2L, adicionando 500mL de

água destilada; (O erlenmeyer deve apresentar uma marca correspondente a 1 L);

3. Colocar em um banho de água e juntar lentamente 20mL de H

concentrado;

4. Transferir a solução para um balão de 1L não completando o volume;

5. Embrulhar o balão em papel para protegê-lo da luz;

6. Completar o volume posteriormente com água destilada quando a solução estiver

fria;

7. Transferir esta solução para um vidro de tonalidade escura etiquetando com a

data de preparo da solução.

2.2– Dicromato de Potássio

1. Pesar 33,678g de dicromato de potássio;

2. Transferir o material pesado para um erlenmeyer de 2L, adicionando 500mL de

água destilada; (O erlenmeyer deve apresentar uma marca correspondente a 1 L);

3. Colocar em um banho de água e juntar lentamente 325mL de H

concentrado;

4. Transferir a solução para um balão de 1L não completando o volume;

5. Embrulhar o balão em papel para protegê-lo da luz;

6. Completar o volume posteriormente com água destilada quando a solução estiver

fria;

7. Transferir esta solução para um vidro de tonalidade escura etiquetando com a

data de preparo da solução e massa exata de dicromato de potássio pesada.

Anexos

2.3 – Indicador fenantrolina

1. Pesar 0,695g de FeSO

.7H

2. Pesar 1,485g de 1,10 Fenantrolina;

3. Adicionar 100mL de água destilada.

2.4 – Ácido Dinitrossalicílico (DNS)

1. Dissolver à temperatura ambiente, 1g de ácido 3,5 – dinitrossalicílico em 20mL

de NaOH e 50mL de água destilada;

2. Adicionar 30g de Sal de Rochele (tartarato duplo de Na e K –

KnaO

.4H

O);

3. Completar o volume com água destilada até atingir 100mL;

4. Este reagente era mantido em frasco escuro e vedado.

APÊNDICE

APÊNDICE 1

CURVA DE CALIBRAÇÃO: AÇÚCAR REDUTOR

Preparava-se concentrações de lactose conhecidas variando de 0,1g/l a 1,0g/L.

Misturava-se 1mL de cada solução a 2mL de DNS e aquecia-se por 5 minutos em banho

de água em ebulição. A seguir esfriava-se a mistura em água corrente e completava-se o

volume do tubo de Folin-Wu até 25mL. Feito isto, procedia à leitura de absorbância

(ABS) no espectrofotômetro à 540nm;

Utilizando o Software STATISTICAP

, Versão 5, edição 97, e os dados de

concentração de lactose e da leitura de absorbância, foi feita uma regressão linear

(Figura AP-1).

Modelo: CONC=ABS*A+B

y=0,053+4,237*x

ABS (540nm)

Conc. (g/L)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24

Figura AP-1: Curva de calibração para avaliar concentração de lactose

Do gráfico acima, tem-se a seguinte equação:

Apêndices

CONC = 4,2372*ABS + 0,0534

Onde:

CONC: Concentração de lactose (g/L);

ABS: Leitura de absorbância no espectrofotômetro à 540nm.

A curva apresenta um coeficiente de correlação de (R

= 0,9984), que representa

bem os dados observados.

Apêndices

APÊNDICE 2

PARÂMETROS E COEFICIENTE DE CORRELAÇÃO

Os valores dos parâmetros (a,b,c e d) referentes às Equações 4 e 5 e os valores

dos coeficientes de correlação de cada ensaio são apresentados a seguir.

Ensaio 1:

Parâmetros Etanol Substrato

a 0,2286 52,9428

b 2,4604 -8,0365

c -0,0799 0,3085

d -1,098*10

-6

-7,0431

0,9967 0,9960

Ensaio 2:

Parâmetros Etanol Substrato

a 1,0445 49,4884

b 3,5444 -8,0858

c -0,1849 0,3364

d -2,7176*10

-6

-5,5027

0,9894 0,9994

Ensaio 3:

Parâmetros Etanol Substrato

a 0,5619 41,0437

b 4,5307 -6,8718

c -0,2817 0,2782

d 1,3794*10

-6

1,8715

0,9864 0,9962

Ensaio 4:

Parâmetros Etanol Substrato

a -0,0869 63,1737

b 4,3005 -14,5331

c -0,2451 0,8347

d -1,5427*10

-6

-18,8091

0,9982 0,9985

Apêndices

Ensaio 5:

Parâmetros Etanol Substrato

a 0,0402 66,0122

b 2,3776 -12,6424

c -0,0109 0,6213

d -2,2352*10

-4

-22,7825

0,9937 0,9818

Ensaio 6:

Parâmetros Etanol Substrato

a -0,3456 33,0966

b 4,6770 -2,4122

c -0,2679 -0,2002

d -1,2215*10

-3

10,5713

0,9867 0,9916

Ensaio 7:

Parâmetros Etanol Substrato

a 1,4654 61,9095

b 6,6110 -11,9091

c -0,4241 0,5900

d 1,3412*10

-4

3,0521

0,9592 0,9996

Ensaio 8:

Parâmetros Etanol Substrato

a 1,9756 65,6743

b 4,6816 -9,5186

c -0,2459 0,36665

d -2,3724*10

-6

-1,1114

0,9606 0,9945

Ensaio 9:

Parâmetros Etanol Substrato

a 1,6399 71,7264

b 6,1879 -11,0882

c -0,3958 0,4916

d 3,4142*10

-5

-6,6592

0,9671 0,9973

Apêndices

Ensaio 10:

Parâmetros Etanol Substrato

a 0,4931 47,6860

b 4,5879 -7,9887

c -0,2053 0,3417

d -1,2590*10

-6

18,3730

0,9804 0,9933

Ensaio 11:

Parâmetros Etanol Substrato

a 1,3546 60,2676

b 7,8557 -11,4939

c -0,6095 0,6216

d 3,0115*10

-4

3,1951

0,9645 0,9987

Ensaio 12:

Parâmetros Etanol Substrato

a -0,5032 62,6783

b 6,6389 -10,1971

c -0,3624 0,4389

d -1,1080*10

-5

3,3542

0,9767 0,9994

Apêndices

APÊNDICE 3

RESULTADOS DOS ENSAIOS REALIZADOS

Ensaio 1

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

0 46 0

(15min)12,56

2 36,35 4,95

18,015

5,33

4 25,76 9,12

18,338

2,1

6 18,13 12,18

19,208

0,95

8 6,84 14,85

20,708

0,52

10 2,61 15,99

22,748

12 1,09 18,28

23,504

13 1,06 18,65

24,831

14 0,92 17,51

21,571

Ensaio 2

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

44 0 -

(15min)10,34

33,81 9,14 21,205

4,43

22,37 12,56 22,141

1,94

13,69 14,85 22,208

1,05

5,68 16,37 22,118

0,85

2,40 19,04 24,041

0,96 16,37 23,878

Ensaio 3

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

43 0 - (15min)9,64

27,88 9,94 14,015 2,99

19,20 13,26 15,625 1,80

10,23 17,31 17,535 1,10

2,33 19,15 18,821 0,22

0,84 17,68 18,771

Apêndices

Ensaio 4

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

44,3 0 0 (15min)14,91

35,51 7,20 18,725 7,58

17,08 13,68 19,885 4,44

5,89 16,56 20,788 2,82

1,31 18,72 21,818 0,38

0,85 18,36 21,738

Ensaio 5

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

43,4 0 0 (15min)12,10

38,39 6,03 14,462 6,13

28,94 9,43 16,178 4,76

9,28 13,58 17,562 2,88

5,19 18,48 18,588 1,74

1,94 18,10 18,418

Ensaio 6

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

0 43,75 0 0 (15min) 19,64

2 28,05 6,84 24,34 13,56

4 22,50 15,19 25,28 9,19

6 9,54 17,09 27,02 2,42

8 1,59 16,33 26,92

Ensaio 7

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

0 65 0 0 (15min)16,38

1 44,32 11,76 29,750 14,33

2 40,51 16,17 30,470 7,43

4 24,28 20,58 31,597 4,76

6 11,92 23,15 32,827 3,49

8 3,67 29,40 33,530 1,03

10 2,15 27,93 32,330

Apêndices

Ensaio 8

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

0 64,3 0 0,000 (15min)15,10

2 50,2 13,67 17,145 9,90

4 31,45 16,71 19,698 7,85

6 19,8 20,51 19,755 5,64

8 13,45 22,79 20,288 3,59

10 9,27 23,55 20,655 1,95

12 4,77 24,31 20,918 0,92

14 3,12 22,03 20,025

Ensaio 9

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

0 65,2 0 0 (15min) 15,16

2 49,4 15,57 25,717 10,63

4 36,8 19,75 27,264 6,83

6 23,45 23,17 29,407 5,47

8 12,85 25,07 30,964 4,78

10 10,13 25,83 32,640 1,80

12 9,82 24,31 30,556

Ensaio 10

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

0 66,2 0

(15min)21,34

2 34,1 10,11

15,075

12,63

4 24,9 14,23

15,165

7,51

6 10,5 21,72

17,628

4,39

8 3,66 23,59

18,491

2,05

10 2,90 25,46

18,811

1,29

12 2,54 26,58

19,053

0,75

14 1,95 25,95

18,975

Apêndices

Ensaio 11

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

0 63,5 0 0 (15min) 17,36

2 39,8 17,85 28,924 11,54

4 25,36 21,65 31,164 5,31

6 12,52 25,07 31,773 2,21

8 8,66 27,35 34,213 1,36

10 7,40 25,45 33,530 1,06

Ensaio 12

Tempo

(h)

Açúcar Redutor

(g/L)

Conc. Etanol

(g/L)

Massa seca

(g/L)

Conc. Glicose

(g/L)

0 66 0 0 (15 min) 9,63

2 44,75 9,12 21,521 5,33

4 28,94 23,17 24,614 3,08

6 16,75 25,83 27,017 2,72

8 9,01 27,73 28,227 1,45

10 5,71 30,39 29,660 0,59

12 2,98 25,07 27,941

Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
 
Milhares de Livros para Download:
 
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas

Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
 
 