Development of anular centrifugal contactor and its application in the purification of bromelain from agroindustrial waste through unconventional aqueous two-phase systems

Orientadores: Elias Basile Tambourgi, Edgar Silveira CamposTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Bromelina é o nome genérico dado ao conjunto de endopeptidases oriundas dos membros pertencentes à família Bromeliaceae, à qual pertence o abacaxi (Ananas comosus) e o curauá (Ananás erectifolius). Devido aos importantes papéis fisiológicos que desempenham, estas enzimas oferecem um amplo espectro de aplicações terapêuticas comprovadas (ação anti-inflamatória, antitumoral; adjuvante na cicatrização; aumento na capacidade cardiorrespiratória, etc.), além de serem utilizadas por indústrias alimentícias no processamento de carnes. O estudo da extração de bromelina a partir de resíduos agroindustriais (produzidos durante o processamento do abacaxi), utilizando sistemas de duas fases aquosas (SDFA) oferece uma alternativa potencial para sua purificação e produção. Adicionalmente, extratores anulares centrífugos são equipamentos pouco estudados no Brasil, mas que oferecem rendimento e eficiência superiores àqueles obtidos em equipamentos convencionais. Deste modo, estudos que objetivam purificar a bromelina a partir de resíduos, com a utilização de métodos, e processos, não habituais e tendo por objetivo sua comercialização para a indústria farmacêutica são altamente promissores do ponto de vista científico e tecnológico. Este trabalho se concentra no estudo e desenvolvimento de uma variante do extrator capaz de obter a bromelina através do uso dos SDFA no processamento dos resíduos mencionados através do uso de ferramentas de fluidodinâmica computacional (CFD). Tanto a otimização do SDFA quanto o processo de simulação em si requereram o uso de planejamento experimentais, além de que ferramentas auxiliares foram desenvolvidos ao longo do projeto. Como resultado, foi possível obter bromelina com pureza superior a amostras comerciais disponíveis e construir um protótipo do extrator estudado utilizando materiais compósitos amplamente conhecidosAbstract: Bromelain is the generic name given to endopeptidases set coming from the members of the Bromeliaceae family, which owns the pineapple (Ananas comosus) and curauá (Pineapple erectifolius). Due to the important physiological roles they play, these enzymes provide a broad spectrum of proven therapeutic applications (anti-inflammatory action, anti-tumour, adjunct in wound healing, increase in cardiac capacity, etc.), and are used by the food industry in meat processing. The study bromelain extraction from organic residues (produced during the processing of pineapple), using aqueous two-phase systems (ATPS) offers a potential alternative to its purification and production. Additionally, annular centrifugal extractors are little studied equipment in Brazil, but that offer performance and efficiency higher than those obtained with conventional equipment. Thus, studies that aim to purify the bromelain from waste, using methods and processes, unusual and with the objective of marketing for the pharmaceutical industry are highly promising scientific and technological point of view. This work focuses on studying and development of a variant of the puller able to obtain bromelain by use of ATPS in the processing of waste referred to through the use of computational fluid dynamics (CFD) tools. Both the optimization of the ATPS as simulation process itself required the use of experimental design, as well as tools that aids have been developed throughout the project. As a result, it was possible to obtain bromelain with purity of commercial samples available and build a prototype extractor studied using widely known composite materialsDoutoradoEngenharia QuímicaDoutor em Engenharia Química2011/20733-7FAPES