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Estudo da produção de ácido lático a partir de resíduos agroindustriaisTRANSCRIPT
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ESTUDO DA PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO A PARTIR DE VINHAÇA DE SOJA
Aluna: Camila Carolina KerstenEGQ 300 – TCC IIOrientadora: Karine Queiroga Bucholdz
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Delimitação do tema
Estudo da produção de ácido lático a partir de vinhaça de soja por meio de fermentação lática a fim de aproveitar resíduo industrial, por meio de fermentação lática.
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Problema e justificativa
Hoje a vinhaça de soja é incinerada para geração de vapor.
A vinhaça é rica em açúcares que podem ser convertidos em ácido lático, matéria prima de polímeros biodegradáveis.
Interesse ambiental e econômico.
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Objetivos
OBJETIVOS GERAIS Produzir ácido lático a partir de vinhaça de
soja, por meio de fermentação, aproveitando resíduo industrial.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar a melhor concentração de sólidos
solúveis para a fermentação; determinar qual a cepa produz mais ácido
lático; avaliar a suplementação com extrato de
levedura.
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Vinhaça de Soja
Subproduto
industrial;
Resíduo de difícil
processamento;
Atual solução é
queima;
Fonte: KARP et al. (2010)
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Composição da Vinhaça de Soja
Componente Vinhaça (% em base seca)Estaquiose 11,09
Rafinose 22,07
Galactose 1,84
Total de carboidratos 35,0
Proteínas 13,3
Lipídeos 27,8
Cinzas 9,24
Fibras 14,6
Fonte: KARP et al.
(2010)
Fonte: LEBLANC et al. (2004) apud SANADA (2009)
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Ácido Lático
Ácido orgânico fraco, branco, sólido a temperatura ambiente.
Acidulante na indústria alimentícia, na indústria de couros entre outros.
Matéria prima para produção de PLA – poli-ácido lático, polímero biodegradável com boas propriedades mecânicas e ótimas características bioabsorvível
Implante mandibular de copolímero randômico linear de 82% de ácido poli-L-lático (PLLA) e 18% de ácido poligligólico (PGA)17
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Lactobacillus agilis
Heterofermentativa facultativa;
Produz exclusivamente o isômero L-ácido lático;
Produz enzima α-galactase.
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Metodologia
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Investigação experimental
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ATIVAÇÃO DO INÓCULO
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PREPARO DO SUBSTRATO
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PREPARO DO SUBSTRATO
Brix conversão por tabela Stammer
Ajuste pH
Adição de melaço em amostras 15 ºBrix
Adição do extrato de levedura
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PADRONIZAÇÃO DAS CEPAS
Pela escala 0,5 McFarland.
0,8 a 1,0 absorbância no 625 nm.
Comparação visual com padrão.
Foi molhada uma alça estéril no caldo e colocada em água peptonada estéril e deixada em estufa.
Equivalente a aproximadamente 1,5x 108 bactérias.
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FERMENTAÇÃO
Realizada em shaker com estufa; Temperatura de 30ºC; Agitação de 170 rpm; Análises periódicas de pH e densidade
ótica; Adição de CaCO3; 48 horas de fermentação; 10% de inóculo.
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Análises pH, Densidade Ótica, Acidez, Açúcares, FTIR
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Análises durante o processo
pH Importância do estresse químico. Não deixar pH menos de 4,5. Adição de CaCO3 em pontos baixos.
Densidade Ótica Revela o crescimento microbiano; Deve ser feita na hora para ser
representativa; Medida em % de absorbância a 540 nm
em espectrofotômetro. Precisou diluição de 1:3, para ficar abaixo
de 1,0.
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Análises após o processo
Acidez Feita por titulação com solução 0,05 M de
NaOH. Calculada por
Açúcares Método DNS: Quebra dos açúcares redutores com HCl em
banho maria.; Neutralização com NaOH; Adição do DNS e tartarato duplo de sódio e
potássio; Leitura na região do 540 nm; Resultado a partir de curva padrão de glicose.
M ácido∗V ácido = M base∗V base. 𝐾𝑎 = ሾ𝐻+ሿ�ൣÁ𝑐𝑖𝑑𝑜 𝐿á𝑡𝑖𝑐𝑜൧
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Análises após o processo
FTIR - espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier O ácido lático foi precipitado em lactato
de cálcio com elevação do pH a 12 com CaOH e aquecimento em fogo brando;
Foi usado um espectrofotômetro da marca Perkin-Elmer e modelo Spectrum One B.
Foram realizadas 16 varreduras na região espectral de 4000 a 450 cm-1, com resolução de 4 cm-1 utilizando o modo transmissão com pastilhas de KBr.
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Resultados
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pHLb. agilis
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pHLb. spp
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Densidade óticaLb. agilis
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Densidade ÓticaLb. spp
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AcidezLb. agilis
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Acidez Lb. spp
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Consumo de açúcares Lb. agilis
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Consumo de açúcares Lb. spp
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FTIRLb. agilis
Deformação A autora (2015) Stein (2011) Silverstein (2007)
Axial O-H 3400 cm-1 3400 cm-1 (leve) 3550-3200 cm-1
Angular O-H 1420 cm-1 1430 cm-1 1420-1330 cm-1
Axial C-H 2900 cm-1 2950 cm-1 3000-2840 cm-1
Axial C=O 1700 cm-1 1700 cm-1 1720-1706 cm-1
Axial C-O 1070 cm-1 1075 cm-1 1260-1000 cm-1
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FTIRLb. spp
Deformação A autora (2015) Stein (2011) Silverstein (2007)
Axial O-H 3400 cm-1 3400 cm-1 (leve) 3550-3200 cm-1
Angular O-H 1420 cm-1 1430 cm-1 1420-1330 cm-1
Axial C-H 2900 cm-1 2950 cm-1 3000-2840 cm-1
Axial C=O 1700 cm-1 1700 cm-1 1720-1706 cm-1
Axial C-O 1070 cm-1 1075 cm-1 1260-1000 cm-1
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Conclusão
Todas as amostras produziram ácido lático; O consumo de açúcares e acidez total
evidenciaram a incapacidade de quebra dos açúcares complexos da vinhaça pelo Lb. spp;
O Lb. agilis produziu bastante ácido lático, quase 270 g/l em seu melhor resultado, e ainda não havia chegado em seu ponto máximo de produção.
Os estudos de Karp (2010) 154,2 g/l de ácido lático e Sanada (2009), 73,65 g/l de ácido lático.
Os melhores resultados foram obtidos com a cepa Lb. agilis, concentração de sólidos solúveis 15º Brix.
A suplementação de extrato de levedura pouco influenciou no resultado final.
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Sugestões para trabalhos futuros
Investigação de parâmetros cinéticos da fermentação rx , rp e rs, para poder testar o método em escala piloto.
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Muito obrigada!
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ESTUDO DA PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO A PARTIR DE VINHAÇA DE SOJA
Aluna: CAMILA CAROLINA KerstenEGQ 300 – TCC IOrientadora:karine Queiroga bucholdz