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Produção de biocelulose utilizando resíduos agroindustriais: influência das condições de processo

Petroleo e Energia
15 de outubro de 2019
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    Tratamento da Celulose Bacteriana

    Após o cultivo, as películas de biocelulose foram removidas do meio e lavadas com água. A seguir, foram imersas em solução de NaOH (0,3 N) por 24h (Park et al., 2003; Jung et al., 2005; Shezad et al., 2009; Shah et al., 2010). Na sequência, foram lavadas novamente com água, até que todo o NaOH fosse removido e foram secas em estufa por 5h a 105ºC.

    Além disso, após a remoção das películas de biocelulose, amostras do meio de cultivo residual foram retiradas para análise das concentrações de matéria orgânica (na forma de DQO) e de carboidratos.

    3 Resultados e Discussão

    A Tabela 2 e as Figuras 1 e 2 apresentam os resultados de massa de biocelulose (MC) e de massa de biocelulose por área disponível para crescimento (MCA) em função: (i) do meio de cultivo, ou seja, soro de leite (S), melaço (M) e vinhaça/soro (VS); (ii) da estratégia de alimentação, ou seja, batelada (B) ou batelada alimentada (BA); (iii) do volume de meio de cultivo, ou seja, 50; 100; 640 ou 750 mL; (iv) do período entre as alimentações (PEA) e (v) do tempo de cultivo (t).

    Química e Derivados - Produção de biocelulose utilizando resíduos agroindustriais: influência das condições de processo

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    Química e Derivados - Produção de biocelulose utilizando resíduos agroindustriais: influência das condições de processo

    A Figura 3(a) e a Figura 3(b) apresentam as películas de biocelulose obtidas na Condição S/BA/750. A Figura 3(c) e a Figura 3(d) apresentam as películas de biocelulose obtidas na Condição S/BA/640 e a Figura 3(e) e a Figura 3(f) apresentam as películas obtidas na Condição S/B/100 (Daneliczen et al., 2017).

    Comparando-se os valores de massa de biocelulose (MC) e de massa de biocelulose por área disponível para crescimento (MCA) para o cultivo em batelada (B) para diferentes meios de cultivo (S, M ou VS) e volume de meio (50 e 100 mL), verifica-se que os valores obtidos foram próximos, com vantagem para a Condição M/B/50, ou seja, meio melaço e volume de 50 mL. Comparando-se os valores de massa de biocelulose (MC) e de massa de biocelulose por área disponível para crescimento (MCA) para o cultivo em batelada (B) para o meio soro de leite (S) e volumes de meio de 50 e 100 mL, verifica-se que os valores obtidos foram próximos, com vantagem para a Condição S/B/50 (presente trabalho) em relação a S/B/100 (Daneliczen et al., 2017). Daneliczen et al. (2017) utilizaram erlenmeyers de 500 mL (Vreator), com diâmetro de 9,5 cm e área superficial de 70,88 cm², contendo 100 mL (Vmeio) de meio soro de leite (S).

    Comparando-se os valores de massa de biocelulose (MC) para o cultivo em batelada (B) e em batelada alimentada (BA), para diferentes meios de cultivo (S, M ou VS) e volume de meio (50, 100, 640 e 750 mL), verifica-se que o melhor valor obtido foi para a Condição S/BA/750, ou seja, para o meio soro de leite, com volume de 750 mL. Esse melhor resultado foi decorrente de uma área disponível para crescimento maior, ou seja, uma disponibilidade maior de área para contato com o oxigênio para o G. hansenii. Além disso, a operação em batelada alimentada possibilitou uma maior disponibilidade de substrato, ao G. hansenii, em relação à operação em batelada, na qual era necessária a difusão de substrato pela membrana de biocelulose, para que ele fosse disponibilizado ao microrganismo. Ressalta-se que esses fatores implicaram a formação de novas películas num tempo reduzido, se comparado à operação em batelada.

    Química e Derivados - Produção de biocelulose utilizando resíduos agroindustriais: influência das condições de processo

    A massa total de celulose (MC) obtida, após 30 dias de cultivo, foi de 0,4995 g e a massa de celulose por área disponível para o crescimento (MCA), de 1,59 mg/cm2 (Tabela 2). Essas massas correspondem às massas de várias películas de biocelulose individuais conforme é possível verificar-se nas Figuras 3(a) e 3(b). Comparando-se os valores de massa de biocelulose obtida (0,4995 g) com os valores para os ensaios realizados em batelada (0,01 a 0,06 g), verifica-se que houve um aumento expressivo. Esse aumento é decorrente da maior área disponível para o crescimento, além das sucessivas alimentações de substrato na operação em batelada alimentada, o que favoreceu a formação de novas películas de biocelulose. Enfatiza-se que a alimentação em batelada alimentada foi realizada na superfície da película já formada, o que favoreceu a formação de novas películas em menor tempo, em função da disponibilidade de substrato (Hsieha et al., 2016). O substrato disponível deve difundir pela membrana de biocelulose à medida que é formada, para o microrganismo ter acesso àquele. À medida que a espessura da película aumenta, a difusão do substrato é mais lenta, o que dificulta a formação subsequente de biocelulose, mesmo aumentando-se o tempo de cultivo (Hsieha et al., 2016).



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