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Tese
Obtenção de açúcares fermentescíveis a partir da casca de andiroba (carapa guianensis aubl.): estudo do pré-tratamento alcalino e avaliação cinética
Neste trabalho, as cascas das sementes de andiroba foram submetidas a pré- tratamento alcalino, visando maximizar a recuperação dos açúcares redutores, avaliando o melhor desempenho de operação através das variáveis, tempo de reação (20, 60 e 100 min), concentração de NaOH (2, 3 e 4% (m/v)) e tem...
Autor principal: | SOUZA, Leiliane do Socorro Sodré de |
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Grau: | Tese |
Idioma: | por |
Publicado em: |
Universidade Federal do Pará
2023
|
Assuntos: | |
Acesso em linha: |
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ir-2011-153452023-02-23T17:16:41Z Obtenção de açúcares fermentescíveis a partir da casca de andiroba (carapa guianensis aubl.): estudo do pré-tratamento alcalino e avaliação cinética Obtaining fermentable sugars from andiroba peel (carapa guianensis aubl.): study of alkaline pretreatment and kinetic evaluation SOUZA, Leiliane do Socorro Sodré de QUARESMA, João Nazareno Nonato http://lattes.cnpq.br/7826389991864785 https://orcid.org/0000-0001-9365-7498 Sacarificação Biomassa Hidrólise Glicose Saccharification Biomass Hydrolysis Glucose CNPQ::ENGENHARIAS MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS ENGENHARIA DE PROCESSOS MEIO AMBIENTE E ENERGIA USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS Neste trabalho, as cascas das sementes de andiroba foram submetidas a pré- tratamento alcalino, visando maximizar a recuperação dos açúcares redutores, avaliando o melhor desempenho de operação através das variáveis, tempo de reação (20, 60 e 100 min), concentração de NaOH (2, 3 e 4% (m/v)) e temperatura (60, 90 e 120ºC), em concentração de sólidos fixa, de 5% (m/v). Foi utilizado o planejamento experimental de Box-Behnken (15 ensaios). A biomassa pré-tratada nos 15 experimentos, foi hidrolisada enzimaticamente, em condições idênticas, carga de sólidos (5%), carga enzimática (15 FPU/g de biomassa) e tempo de reação (48 horas). O material lignocelulósico foi caracterizado através das análises de celulose (36,96 %), hemicelulose (16,74 %), lignina (36,02 %), extrativos (7,49 %), umidade (9,21 %), e cinzas (1,53 %). A otimização foi realizada por meio da abordagem metodologia de superfície de resposta. O modelo forneceu um coeficiente de determinação (R2) de 0,96, para sacarificação e 0,97, para sólidos recuperados. As condições ótimas previstas para realizar o processo foram, tempo de reação = 100 min, concentração de NaOH = 4% (m/v), temperatura = 120ºC, que permitiram obter uma conversão em termos de açúcares redutores de 47,89 %. O material lignocelulósico pré-tratado nas melhores condições, foi avaliado morfologicamente, através das análises de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), onde foi possível observar a maior disponibilidade da fração celulósica. Através do pré-tratamento alcalino foi possível reduzir em 34,7 % a fração de lignina, e em 23,52 % a fração de hemicelulose. A biomassa tratada nas melhores condições determinadas através da análise estatística foi hidrolisada e a cinética de sacarificação foi acompanhada. O processo foi acompanhado por um período de 96 horas, e foi possível observar que o rendimento de 54,44 % foi alcançado para um tempo de 72 horas, após esse período não houve mais aumento significativo. Os resíduos gerados na etapa de tratamento alcalino (licor negro) e hidrólise enzimática (biomassa residual), foram caracterizados através de FTIR e análise termogravimétrica, respectivamente, o que permitiu observar a presença predominante de lignina no licor negro, e de celulose na biomassa residual. Estes resultados podem ser considerados satisfatórios no contexto da biomassa florestal e pode ser elevado em uma escala futura do laboratório para a escala piloto, com estudos sobre a etapa de hidrólise enzimática. Neste trabalho, as cascas das sementes de andiroba foram submetidas a pré- tratamento alcalino, visando maximizar a recuperação dos açúcares redutores, avaliando o melhor desempenho de operação através das variáveis, tempo de reação (20, 60 e 100 min), concentração de NaOH (2, 3 e 4% (m/v)) e temperatura (60, 90 e 120ºC), em concentração de sólidos fixa, de 5% (m/v). Foi utilizado o planejamento experimental de Box-Behnken (15 ensaios). A biomassa pré-tratada nos 15 experimentos, foi hidrolisada enzimaticamente, em condições idênticas, carga de sólidos (5%), carga enzimática (15 FPU/g de biomassa) e tempo de reação (48 horas). O material lignocelulósico foi caracterizado através das análises de celulose (36,96 %), hemicelulose (16,74 %), lignina (36,02 %), extrativos (7,49 %), umidade (9,21 %), e cinzas (1,53 %). A otimização foi realizada por meio da abordagem metodologia de superfície de resposta. O modelo forneceu um coeficiente de determinação (R2) de 0,96, para sacarificação e 0,97, para sólidos recuperados. As condições ótimas previstas para realizar o processo foram, tempo de reação = 100 min, concentração de NaOH = 4% (m/v), temperatura = 120ºC, que permitiram obter uma conversão em termos de açúcares redutores de 47,89 %. O material lignocelulósico pré-tratado nas melhores condições, foi avaliado morfologicamente, através das análises de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), onde foi possível observar a maior disponibilidade da fração celulósica. Através do pré-tratamento alcalino foi possível reduzir em 34,7 % a fração de lignina, e em 23,52 % a fração de hemicelulose. A biomassa tratada nas melhores condições determinadas através da análise estatística foi hidrolisada e a cinética de sacarificação foi acompanhada. O processo foi acompanhado por um período de 96 horas, e foi possível observar que o rendimento de 54,44 % foi alcançado para um tempo de 72 horas, após esse período não houve mais aumento significativo. Os resíduos gerados na etapa de tratamento alcalino (licor negro) e hidrólise enzimática (biomassa residual), foram caracterizados através de FTIR e análise termogravimétrica, respectivamente, o que permitiu observar a presença predominante de lignina no licor negro, e de celulose na biomassa residual. Estes resultados podem ser considerados satisfatórios no contexto da biomassa florestal e pode ser elevado em uma escala futura do laboratório para a escala piloto, com estudos sobre a etapa de hidrólise enzimática. Universidade Federal do Amazonas, UFAM, Brasil. 2023-02-23T17:15:04Z 2023-02-23T17:15:04Z 2020-01-24 Tese SOUZA, Leiliane do Socorro Sodré de. Obtenção de açúcares fermentescíveis a partir da casca de andiroba (carapa guianensis aubl.): estudo do pré-tratamento alcalino e avaliação cinética. Orientador: João Nazareno Nonato Quaresma. 2020. 103 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2020. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/15345. Acesso em:. http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/15345 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia 1 CD-ROM |
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Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará |
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Neste trabalho, as cascas das sementes de andiroba foram submetidas a pré-
tratamento alcalino, visando maximizar a recuperação dos açúcares redutores,
avaliando o melhor desempenho de operação através das variáveis, tempo de reação
(20, 60 e 100 min), concentração de NaOH (2, 3 e 4% (m/v)) e temperatura (60, 90 e
120ºC), em concentração de sólidos fixa, de 5% (m/v). Foi utilizado o planejamento
experimental de Box-Behnken (15 ensaios). A biomassa pré-tratada nos 15
experimentos, foi hidrolisada enzimaticamente, em condições idênticas, carga de
sólidos (5%), carga enzimática (15 FPU/g de biomassa) e tempo de reação (48 horas).
O material lignocelulósico foi caracterizado através das análises de celulose (36,96 %),
hemicelulose (16,74 %), lignina (36,02 %), extrativos (7,49 %), umidade (9,21 %), e
cinzas (1,53 %). A otimização foi realizada por meio da abordagem metodologia de
superfície de resposta. O modelo forneceu um coeficiente de determinação (R2) de 0,96,
para sacarificação e 0,97, para sólidos recuperados. As condições ótimas previstas para
realizar o processo foram, tempo de reação = 100 min, concentração de NaOH = 4%
(m/v), temperatura = 120ºC, que permitiram obter uma conversão em termos de
açúcares redutores de 47,89 %. O material lignocelulósico pré-tratado nas melhores
condições, foi avaliado morfologicamente, através das análises de Espectroscopia no
Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de
Varredura (MEV), onde foi possível observar a maior disponibilidade da fração
celulósica. Através do pré-tratamento alcalino foi possível reduzir em 34,7 % a fração
de lignina, e em 23,52 % a fração de hemicelulose. A biomassa tratada nas melhores
condições determinadas através da análise estatística foi hidrolisada e a cinética de
sacarificação foi acompanhada. O processo foi acompanhado por um período de 96
horas, e foi possível observar que o rendimento de 54,44 % foi alcançado para um tempo
de 72 horas, após esse período não houve mais aumento significativo. Os resíduos
gerados na etapa de tratamento alcalino (licor negro) e hidrólise enzimática (biomassa
residual), foram caracterizados através de FTIR e análise termogravimétrica,
respectivamente, o que permitiu observar a presença predominante de lignina no licor
negro, e de celulose na biomassa residual. Estes resultados podem ser considerados
satisfatórios no contexto da biomassa florestal e pode ser elevado em uma escala futura
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