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https://tede.unioeste.br/handle/tede/6119
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
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dc.creator | Maestre, Keiti Lopes | - |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/9945663043079401 | por |
dc.contributor.advisor1 | Silva, Edson Antonio da | - |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9304493875700070 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Fiorese, Mônica Lady | - |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9945663043079401 | por |
dc.contributor.referee1 | Santana, Veronice Slusarski | - |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2958073162785186 | por |
dc.contributor.referee2 | Campos, Plínio Ribeiro Fajardo | - |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/0101249442675911 | por |
dc.contributor.referee3 | Scheufele, Fabiano Bisinella | - |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/4578180806056815 | por |
dc.contributor.referee4 | Santos, Katia Andressa | - |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/5407907806194473 | por |
dc.contributor.referee5 | Silva, Edson Antonio da | - |
dc.contributor.referee5Lattes | http://lattes.cnpq.br/9304493875700070 | por |
dc.date.accessioned | 2022-07-19T21:29:42Z | - |
dc.date.issued | 2020-06-08 | - |
dc.identifier.citation | MAESTRE, Keiti Lopes. Bioprocesso, modelagem matemática e potenciais de aplicações do permeado de soro de queijo desproteinizado e levedura Kluyveromyces marxianus CCT 4086. 2020. 197 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2020. | por |
dc.identifier.uri | https://tede.unioeste.br/handle/tede/6119 | - |
dc.description.resumo | Um dos subprodutos gerados pelas indústrias lácteas é o permeado de soro de queijo desproteinizado (PSQD), o qual apresenta elevada carga orgânica, devido ao seu alto teor de lactose e sais minerais. No intuito de transformar os resíduos lácteos e minimizar os impactos ambientais que estes podem provocar se descartados de forma incorreta no meio ambiente, busca-se, por meio da aplicação da biotecnologia, desenvolver novos produtos empregando resíduos lácteos como matéria-prima. Assim sendo, quando se visa a produção em escala industrial, é essencial a compreensão dos efeitos das condições experimentais de fermentação, principalmente se tratando da formação de bioetanol e/ou bioprodutos. Deste modo, a construção de modelos matemáticos que descrevem a bioconversão e auxiliam na otimização de processos é fundamental para o aumento do rendimento das reações. Nessa perspectiva, o objetivo geral desta pesquisa foi avaliar o potencial do desenvolvimento de bioprocesso otimizado e modelado de produção de bioetanol a partir de permeado de soro de queijo desproteinizado (PSQD) e Kluyveromyces marxianus CCT 4086 englobando o conceito de biorrefinaria. Ademais, realizar o desenvolvimento e validação de um novo modelo matemático para descrever o processo de fermentação desta levedura. Para tanto, avaliou-se um planejamento experimental fatorial 2³ e um delineamento composto central rotacional para a biotransformação do PSQD em bioetanol e demais bioprodutos. Dentre os ensaios experimentais, as maiores bioconversões se deram com 88 g L- 1 de lactose, em que o ensaio 1 (29 °C e pH 4,5) foi a melhor condição, obtendo 50,65 g L-1 de bioetanol ao final de 45 h de reação, seguido dos ensaios 20, 21 e 22 (30 ºC e pH 3,5) com concentração média de etanol de 47,83 g L-1 em 40 h. Em todos os ensaios, também houve a produção de galacto-oligossacarídeos ou ácidos orgânicos. Visando a elaboração de um modelo que representasse este processo de fermentação, foram analisados e testados dois modelos fenomenológicos da literatura e proposto um novo modelo. Os parâmetros cinéticos dos modelos foram ajustados a partir de um conjunto de dados experimentais dos ensaios (1 e 5) sob mesmas condições de pH e temperatura (29 °C, pH 4,5). O modelo que melhor representou o processo da bioconversão foi o modelo matemático proposto, pois considera os efeitos de inibição de crescimento pelo substrato e a fase de morte celular, incorporando os efeitos de liberação de bioetanol residual durante a fase de crescimento celular. Deste modo, comprova-se o potencial do PSQD como matéria-prima para biotransformações e a constituição de um processo integrado e sustentável de uma biorrefinaria a partir da indústria láctea. | por |
dc.description.abstract | One of the by-products generated by the dairy industries is the deproteinized cheese whey permeate (DCWP), which has a high organic load, due to its high content of lactose and mineral salts. In order to transform dairy residues and minimize the environmental impacts that they can cause if incorrectly discarded in the environment, it is sought, through the application of biotechnology, to develop new products using dairy residues as raw materials. Therefore, when aiming at industrial scale production, it is essential the comprehension of the effects of experimental fermentation conditions, especially when it comes to the formation of bioethanol and/or bioproducts. Thus, the construction of mathematical models that describe bioconversion and assist in the optimization of processes is fundamental for increasing the yield of reactions. In this perspective, the general aim of this research was to evaluate the potential of the development of optimized and modeled bioprocess of the production of bioethanol from cheese whey permeate (DCWP) and Kluyveromyces marxianus CCT 4086 covering the concept of biorefinery. In addition, to perform the development and validation of a new mathematical model to describe the fermentation process of this yeast. For that, a 2³ factorial experimental design and a central rotational composite design for the biotransformation of the DCWP into bioethanol and other bioproducts were evaluated. Among the experimental assays, the largest bioconversions occurred with 88 g L-1 of lactose, in which the assay 1 (29 °C and pH 4.5) was the best condition, obtaining 50.65 g L-1 of bioethanol after 45 h of reaction, followed by the assays 20, 21 and 22 (30 ºC and pH 3.5) with an average ethanol concentration of 47.83 g L-1 in 40 h. In all assays, there were also galactooligosaccharides or organic acids production. Aiming at a model development that represented this fermentation process, two phenomenological models of the literature were analyzed and tested, and a new model was proposed. The kinetic parameters of the models were adjusted from a set of experimental data from the assays (1 and 5) under the same pH and temperature conditions (29 °C, pH 4.5). The model which better represented the bioconversion process was the proposed mathematical model, because it considers the effects of growth inhibition by the substrate and the cell death phase, incorporating the effects of releasing residual bioethanol during the cell growth phase. Thus, it is proven the potential of DCWP as a raw material for biotransformations and the formation of an integrated and sustainable process of a biorefinery from the dairy industry. | eng |
dc.description.provenance | Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2022-07-19T21:29:42Z No. of bitstreams: 1 Keiti_Maestre_2020.pdf: 2954818 bytes, checksum: db1a72f8f1a2570699ef0567f6ee6d69 (MD5) | eng |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2022-07-19T21:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Keiti_Maestre_2020.pdf: 2954818 bytes, checksum: db1a72f8f1a2570699ef0567f6ee6d69 (MD5) Previous issue date: 2020-06-08 | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.format | application/pdf | * |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Estadual do Oeste do Paraná | por |
dc.publisher.department | Centro de Engenharias e Ciências Exatas | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.initials | UNIOESTE | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | por |
dc.rights | Acesso Aberto | por |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | - |
dc.subject | Bioproduto | por |
dc.subject | Bioetanol | por |
dc.subject | Processo integrado | por |
dc.subject | Levedura | por |
dc.subject | Bioproduct | eng |
dc.subject | Bioethanol | eng |
dc.subject | Integrated process | eng |
dc.subject | Yeast | eng |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.title | Bioprocesso, modelagem matemática e potenciais de aplicações do permeado de soro de queijo desproteinizado e levedura Kluyveromyces marxianus CCT 4086 | por |
dc.title.alternative | Bioprocess, mathematical modeling and application potentials in whey permeate and yeast Kluyveromyces marxianus CCT 4086 | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.publisher.campus | Toledo | por |
Appears in Collections: | Doutorado em Engenharia Química (TOL) |
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