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Ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para a produção de celulases por fermentação em estado sólido

Resumo

O objetivo deste trabalho é ampliar a produção de celulases por fermentação em estado sólido (FES) em biorreator de leito fixo, empregando-se resíduos agroindustriais como substratos, através de várias estratégias de escalonamento. Apesar de a FES produzir altas concentrações de enzimas, esta técnica carece de conhecimento tecnológico que permita sua aplicação em larga escala. Para contribuir com o avanço na área, este projeto envolve etapas de experimentação e de simulação. A partir de um fermentador em escala de bancada, serão empregadas alternativas variadas escalonamento para superar as dificuldades de operação inerentes desta classe de bioreatores, quais sejam a segregação de umidade e a heterogeneidade térmica. Serão utilizados o fungo termofílico Myceliophtora thermophila e o mesofílico Trichoderma reesei, cultivados em bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo. O emprego de fungos de características distintas presta-se a avaliar se as alternativas tecnológicas encontradas terão amplo espectro de aplicação. As estratégias de ampliação de escala serão baseadas em alternativas empíricas e em modelos de previsão de transporte de calor neste sistema. A alternativa empírica será respaldada pelas encontradas em literatura clássica de reatores químicos heterogêneos, enquanto que a baseada em modelos terão as previsões de temperatura e de umidade como variáveis de resposta. Para a simulação do processo, será necessário obter experimentalmente as cinéticas de crescimento dos microrganismos. Culminará o procedimento a avaliação econômica de uma planta de produção de celulases. O projeto insere-se na temática do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN) e do Centro Paulista de Pesquisa em Bioenergia e dá continuidade ao projeto temático Aplicação de métodos físico-químicos e enzimáticos na sacarificação do bagaço de cana: Estudos de microrganismos, processos fermentativos relacionados e métodos de hidrólise (Proc. 2010/12624-0), coordenado pela Profa. Eleni Gomes, do qual o proponente é participante. (AU)

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Publicações científicas (7)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
PEREZ, CAROLINE LOPES; CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; THOMEO, JOAO CLAUDIO. Improving enzyme production by solid-state cultivation in packed-bed bioreactors by changing bed porosity and airflow distribution. Bioprocess and Biosystems Engineering, v. 44, n. 3 NOV 2020. Citações Web of Science: 0.
DOS SANTOS GOMES, A. C.; CASCIATORI, F. P.; GOMES, E.; DA COSTA CARREIRA NUNES, C.; MORETTI, M. M. S.; THOMEO, J. C. Growth kinetics ofMyceliophthora thermophilaM.7 center dot 7 in solid-state cultivation. Journal of Applied Microbiology, v. 130, n. 1 JUL 2020. Citações Web of Science: 0.
TADA, ERIKA FERNANDA REZENDES; BUECK, ANDREAS; TSOTSAS, EVANGELOS; THOMEO, JOAO CLAUDIO. Mass transport in a partially filled horizontal drum: Modelling and experiments. Chemical Engineering Science, v. 214, MAR 16 2020. Citações Web of Science: 1.
PEREZ, CAROLINE LOPES; CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; THOMEO, JOAO CLAUDIO. Strategies for scaling-up packed-bed bioreactors for solid-state fermentation: The case of cellulolytic enzymes production by a thermophilic fungus. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 361, p. 1142-1151, APR 1 2019. Citações Web of Science: 1.
CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; THOMEO, JOAO CLAUDIO. Heat transfer in packed-beds of agricultural waste with low rates of air flow applicable to solid-state fermentation. Chemical Engineering Science, v. 188, p. 97-111, OCT 12 2018. Citações Web of Science: 3.
TADA, ERIKA FERNANDA REZENDES; GRAJALES, LINA MARIA; LEMOS, YURI PESSOA; THOMEO, JOAO CLAUDIO. Mixture and motion of sugar cane bagasse in a rotating drum. Powder Technology, v. 317, p. 301-309, JUL 15 2017. Citações Web of Science: 5.
REZENDES TADA, ERIKA FERNANDA; BUECK, ANDREAS; CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; TSOTSAS, EVANGELOS; CLAUDIO THOMEO, JOAO. Investigation of heat transfer in partially filled horizontal drums. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 316, p. 988-1003, MAY 15 2017. Citações Web of Science: 3.

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