UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGRO-INDUSTRIAIS EM

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UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS AGRO-INDUSTRIAIS EM

PROCESSOS BIOTECNOLÓGICOS

Caracterização e utilização de resíduos:

substituição da silagem de milho pela silagem de resíduo industrial de abacaxi, cascas de laranja e partes aéreas da mandioca em ração de gado de corte - Lallo et al. (2003); Santos et al. (2001); Marques et al. (2000)aproveitamento das sementes excedentes do processamento do suco do maracujá na alimentação humana - Ferrari et al.(2004)resíduos das indústrias de conserva de abacaxi (cascas, centros e aparas da fruta) para a produção de suco - Borges et al. (2004)extração de óleos das sementes de laranja, maracujá, tomate, goiaba, limão rosa e limão siciliano - Kobori e Jorge (2005); Reda et al. (2005)

apud Pelizer et al. (J. Technol. Manag. Innov. 2007, Volume 2, Issue 1, 118-127)

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Bioutilização de resíduos:

fermentação da palha de trigo pelo Chaetomium cellulolyticum -incremento no teor protéico do material cultivado de 2,87% no início para 16,4% e produção de biomassa de 4,53 g (Abdullah et al. (1985))enriquecimento protéico da polpa de beterraba pelo Trichoderma viride- incremento no teor protéico de 10,8 para 26,6% (Durand e Chereau(1987))produção de ração animal pela fermentação de sagu pelo Rhizopusoligosporus - enriquecimento protéico de 20 para 83,9 mg.g-1 (Gumbira-Sa'id et al. (1992))produção de Rhizopus oligosporus em farinha de milho - rendimento de 0,6 g biomassa.g-1 de produto seco (Sargantanis et al. (1993))enriquecimento protéico de resíduos de batata doce por Saccharomyces e Rhizopus - 3,2 para 8,4 e 18,5%, respectivamente (Yang et al. (1993))produção de ração animal através da fermentação da polpa de maçã residual de indústria de suco por Saccharomyces cerevisiae, Candidautilis e Torula utilis - incremento no teor protéico de 5,80% para 16,80; 18,50 e 15,57%, respectivamente (Joshi e Sandhu (1996))resíduos da indústria de beneficiamento do arroz (palha de arroz, soca ou soqueira, casca, farelo e quirela (ou quirera), para a produção de bioinseticida a base de Bacillus thuringiensis - Pelizer (1997)enriquecimento protéico da polpa de beterraba, farelo de trigo e resíduos da indústria de citrus usando Neurospora sitophila -incremento no conteúdo protéico de 15,0; 13,0 e 7,0% para 30,0; 30,0 e 18,2%, respectivamente (Shojaosadati et al. (1999))produção de ácido cítrico por A. niger em bagaço de mandioca -incremento no conteúdo protéico de 13,1% passou para 23,1% (Vandenberg et al. (2000))produção de poligalacturonase utilizando caldo de cana (Bravo et al.(2000))produção de enzimas utilizando resíduos da indústria de coco verde (Coelho et al. (2001))

apud Pelizer et al. (J. Technol. Manag. Innov. 2007, Volume 2, Issue 1, 118-127)

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FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO:Uma Alternativa para o Aproveitamento e Valorização de Resíduos Agroindustriais

Tropicais

Linhas de pesquisa:

• enriquecimento protéico de resíduos agroindustriais -microrganismos selecionados aumentam o teor protéicodesses materiais (utilizados na alimentação humana ouanimal)

• destoxificação de resíduos, por meio da eliminação de substâncias recalcitrantes que impedem sua aplicaçãointensiva

• produção de compostos de alto valor agregado, comoenzimas e diferentes metabólitos

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FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO:O que é?

O termo fermentação em estado sólido, oufermentação semi-sólida, ou fermentação em

meio semi-sólido aplica-se ao processo de crescimento de microrganismos sobre substratos

sólidos sem a presença de água livre.

A água presente nesses sistemas encontra-se ligada àfase sólida, formando uma fina camada na superfície

das partículas.

(Raimbault, 1998)

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FSS - Características:

• A fase sólida atua como fonte de carbono, nitrogênio e demais componentes, além de servir como suportepara o crescimento das células microbianas.

• O ar, necessário ao desenvolvimento microbiano, deveatravessar os espaços vazios do meio a pressõesrelativamente baixas. O substrato não deve apresentaraglomeração das suas partículas individuais.

• O crescimento microbiano ocorre em condições maispróximas às dos habitats naturais.

• O meio apresenta alta heterogeneidade e os substratosnão estão completamente acessíveis aomicrorganismo.

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FSS – Vantagens:Elevado rendimento em produtoProduto com melhor qualidadeTecnologia simplesMeios de baixo custoMenor esforço em etapas de downstreamMenor gasto energético

FSS – Desvantagens:Ampliação de escala e controle dos biorreatores é mais difícilBaixa homogeneidadeProblemas com temperaturaAs diferenças encontradas nosrendimentos e na qualidade ainda não sãototalmente compreendidas – não sendopossível tirar partido destas condições

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FSS – Microrganismos:Bactérias (Bacillus sp.)

Leveduras (Endomycopsis burtonii, Saccharomyces cerevisiae)

Fungos Filamentosos:(a) adaptáveis a esse tipo de processo(b) capazes de crescerem com pouca água e

muitos sólidos presentes(c) forma de crescimento, por meio de hifas,

favorecer a colonização do meio

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FSS – Microrganismos:

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FSS – Papel da águaElevado grau de interação com as substâncias que

compõem a fase sólida

A água está relacionada a: 1) umidade - porcentagem de água na massa total do

meio2) atividade de água (aw) - parâmetro termodinâmico

relacionado ao potencial químico da água, ou seja, àquantidade de moléculas de água disponíveis nasvizinhanças imediatas das partículas do substrato.

A umidade tem se mostrado menos elucidativa que a atividade de água, pois esta última afeta diretamente o

crescimento microbiano e a síntese de metabólitos

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FSS - awCaracterísticas particulares de cada substrato

(composição química, estrutura, umidade inicial, etc)

os mesmos volumes de água adicionados levam àobtenção de valores similares de umidade nos meios,

mas a isotermas de saturação da matriz, representadas pela aw distintas.

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Isotermas de sorção de substratos usados em FSS:• farinha de mandioca a 30oC (adsorção)

grão de sorgo a 30oC (adsorção)

farelo de trigo a 29oC (sorção)açúcar de beterraba a 28oC (dessorção)

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FSS - TemperaturaProcessos quimioheterotróficos são exotérmicos

geração de calor por altos níveis de atividade microbiana

gradientes térmicos como função da capacidade de transferência de calor dos substratos sólidos

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FSS – Relação C/N

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FSS - Biorreatores

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FSS - Biorreatores1. Bandeja

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FSS - Biorreatores2. Leito Fixo

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FSS - Biorreatores

3. Parafuso

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FSS - Biorreatores

4. Tambor Rotativo

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FSS - Biorreatores

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FSS - MonitoraçãoTemperatura

Biomassa

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FSS – Monitoração (Tendências)Espectrofometria no Infra-vermelho

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FSS – Monitoração (Tendências)Análise de Imagens

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FSS – AplicaçõesEnzimas Industriais

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FSS – AplicaçõesEnzimas Industriais

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FSS – AplicaçõesEnzimas Industriais

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FSS – AplicaçõesEnzimas Industriais

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FSS – AplicaçõesEnzimas Industriais

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FSS – AplicaçõesÁcidos Orgânicos

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FSS – AplicaçõesCompostos Bioativos

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FSS – AplicaçõesOutros Produtos

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FSS – Utilização de Lignocelulósicos

1. Biocombustíveis

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FSS – Utilização de Lignocelulósicos

2. Biopolpação

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FSS – Utilização de Lignocelulósicos

3. Ração Animal

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FSS – Utilização de Lignocelulósicos

4. Enriquecimento proteico