Produção de celulase por fermentação submersa empregando resíduos agroindustriais para a produção de etanol

In this work we studied the production of an enzyme complex generated from agro waste and Aspergillus niger and following the production of bioethanol using the same residue. In preliminary tests we studied the best substrate and was chosen the best strain of micro-organism capable of generating an enzyme complex with good activity in terms of cellulase (FPase). The enzyme complex generated was subjected to a saline precipitation process in order to concentrate the enzyme broth and evaluate the influence of the salting-out process in improving ethanol production. After selecting the substrate and the strain of Aspergillus niger to develop this work we studied the main variables that influence the solid-state fermentation (SSF) and the consequent production of the enzyme complex. At this stage of the work has developed a central composite design (CCP) in order to determine what the best filling volume of the rotating drum reactor used in the production of enzymes. Then varied the temperature and time of FES, the responses were assessed around the proteolytic activities and FPase. Selected conditions of the FES was performed tests simultaneous hydrolysis and fermentation using biomass from the waste from milling rice (RBA) and whey in the production of ethanol. For the fermentation, we used strains of Saccharomyces cerevisiae yeast Y904 as the process of submerged fermentation (SF). Besides adding to the fermentation media, the enzyme complex generated in the FES, the variables such as length of submerged fermentation (SF), temperature and pH were determined according to data from the literature for the production of ethanol from sugar-cane-sugar. Then, we carried out tests with separate hydrolysis to analyze its effect on the optimization of ethanol production. At this stage, varying the hydrolysis time, temperature, pH and volume of enzymes used in hydrolysis and FS separately analyzing in response to ethanol production in g / L. After studying the hydrolysis separately, set the following conditions of employment as the best: 10 hours of hydrolysis, hydrolysis temperature of 35 ° C, pH 4.5 hydrolysis and enzyme volume added to 24 mL of fermentation media, noting that the increase in the volume of enzymes does not provide better results in terms of ethanol production under the conditions tested. It is noteworthy that the increased production of ethanol was obtained using separate hydrolysis. Finally we evaluated the production of the enzyme complex generated by FES in Trichoderma reesei and Aspergillus niger. The tests were performed using the enzyme complexes separately and together and found that strains of A. niger under the conditions tested, were able to produce a more satisfactory evaluating enzyme complex in response to ethanol production.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em Engenharia QuímicaNeste trabalho estudou-se a produção de um complexo enzimático gerado a partir de resíduos agroindustriais e Aspergillus niger e na sequência a produção de bioetanol utilizando o mesmo resíduo. Nos testes preliminares estudou-se o melhor substrato e escolheu-se a melhor cepa de micro-organismo capaz de gerar um complexo enzimático com boa atividade em termos de celulase (FPase). O complexo enzimático gerado foi submetido a um processo de precipitação salina com o intuito de concentrar o caldo enzimático e avaliar a influência do processo salting-out na melhora da produção de etanol. Depois de selecionado o substrato e a linhagem de Aspergillus niger para o desenvolvimento deste trabalho estudou-se as principais variáveis que influenciam nas fermentação em estado sólido (FES) e consequentemente na produção do complexo enzimático. Nesta etapa do trabalho desenvolveu-se um planejamento composto central (PCC) com o intuito de verificar qual o melhor volume de enchimento do reator tambor rotativo usado na produção de enzimas. Em seguida, variou-se a temperatura e o tempo de FES, as respostas avaliadas foram as atividades proteolíticas e FPase. Selecionadas as condições da FES realizou-se testes de fermentação e hidrólise simultânea empregando a biomassa proveniente do resíduo do beneficiamento de arroz (RBA) e soro de leite na produção de etanol. Para a fermentação alcoólica, utilizou-se cepas de Saccharomyces cerevisiae Y904 como levedura no processo de fermentação submersa (FS). Além de adicionar ao meio fermentativo o complexo enzimático gerado na FES, as variáveis como tempo de fermentação submersa (FS), temperatura e pH foram fixadas conforme dados obtidos na literatura para a produção de etanol a partir de caldo de cana-de-açúcar. Em seguida, realizou-se testes com hidrólise separada para analisar o efeito da mesma na otimização da produção de etanol. Nesta etapa, variou-se o tempo de hidrólise, a temperatura, o pH e o volume de enzimas usadas na hidrólise e FS separadamente, analisando como resposta a produção de etanol em g/L. Após o estudo da hidrólise em separado, fixou-se as seguintes condições de trabalho como sendo as melhores: 10 horas de hidrólise, temperatura de hidrólise de 35ºC, pH de hidrólise 4,5 e volume de enzimas adicionadas ao meio fermentativo de 24 mL, observando-se que o aumento do volume de enzimas não proporciona melhores resultados em termos de produção de etanol nas condições testadas. Vale ressaltar que a maior produção de etanol foi obtida empregando hidrólise separada. Por fim avaliou-se a produção do complexo enzimático gerado na FES por Aspergillus niger e Trichoderma reesei. Os ensaios foram realizados utilizando os complexos enzimáticos de forma separada e em conjunto e observou-se que as cepas de A. niger, nas condições testadas, foram capazes de produzir um complexo enzimático mais satisfatório avaliando como resposta a produção de etanol