Biorreatores de leito fixo para fermentação em estado sólido: ampliação de escala para produção de celulases de origem fúngica

• Processo: 11/07453-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2011
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2015
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: João Cláudio Thoméo
• Beneficiário: Fernanda Perpétua Casciatori
• Instituição Sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 12/13939-0 - Modelagem da transferência de calor e da migração de umidade em biorreatores de fermentação no estado sólido em leito empacotado para produção de celulases fúngicas empregando resíduos sólidos agroindustriais, BE.EP.DR
• Assunto(s): Transferência de calor Reatores biológicos Bagaços Cana-de-açúcar Bioetanol
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biorreator de leito fixo | Celulases de origem fúngica | Cinética de crescimento | fermentação em estado sólido | Produção de bioetanol de bagaço de cana | Transferência de Calor | Fermentação em estado sólido

Resumo

O objetivo deste trabalho é produzir celulases por fermentação em estado sólido (FES) em biorreator de leito fixo, através de várias estratégias de ampliação de escala, e empregando-se resíduos agroindustriais como substratos. Neste momento de discussão da matriz energética do país, as celulases são relevantes para a hidrólise de materiais lignocelulósicos visando à produção de etanol de segunda geração. 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 de ampliação de escala para superar as dificuldades de operação inerentes desta classe de bioreatores, quais sejam a segregação de umidade e a heterogeneidade térmica, culminando com um fermentador em escala piloto de aproximadamente 400 L. Os fungos a serem utilizados serão o termofílico Myceliophtora sp. e o mesofílico Aspergillus niger e os resíduos agroindustriais serão 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. Para a simulação do processo, será necessário estabelecer-se experimentalmente as cinéticas de crescimento dos microrganismos. Os modelos a serem aplicados serão os mais gerais possíveis, prevendo a variação da temperatura em função do tempo e do espaço, os quais serão confrontados com dados provenientes dos ensaios. O projeto insere-se na temática do Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN) e do Centro Paulista de Pesquisa em Bioenergia, e está sendo proposto junto à linha de pesquisa Engenharia de Processos para a Indústria de Alimentos, do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos do Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas. (AU)

Publicações científicas

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(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)

FRASSATTO, PRISCILA APARECIDA CASCIATORI; CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; THOMEO, JOAO CLAUDIO; GOMES, ELENI; BOSCOLO, MAURICIO; DA SILVA, ROBERTO. Fungal cellulases: production by solid-state cultivation in packed-bed bioreactor using solid agro-industrial by-products as substrates and application for hydrolysis of sugarcane bagasse. SEMINA-CIENCIAS AGRARIAS, v. 41, n. 5, 1, p. 2097-2115, 2020. (13/01756-1, 18/00996-2, 17/16482-5, 11/07453-5, 10/12624-0, 11/21239-6)

CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; LAURENTINO, CARMEM LUCIA; TABOGA, SEBASTIAO ROBERTO; CASCIATORI, PRISCILA APARECIDA; THOMEO, JOAO CLAUDIO. Structural properties of beds packed with agro-industrial solid by-products applicable for solid-state fermentation: Experimental data and effects on process performance. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 255, p. 214-224, NOV 1 2014. (11/07453-5, 08/55736-3)

CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; LAURENTINO, CARMEM LUCIA; LEAL DA COSTA, KAREN KRISTHINE; CASCIATORI, PRISCILA APARECIDA; THOMEO, JOAO CLAUDIO. HYGROSCOPIC PROPERTIES OF ORANGE PULP AND PEEL. JOURNAL OF FOOD PROCESS ENGINEERING, v. 36, n. 6, p. 803-810, DEC 2013. (12/13939-0, 06/57238-5, 11/07453-5, 10/12624-0, 11/21239-6, 08/55736-3)

CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; BUECK, ANDREAS; THOMEO, JOAO CLAUDIO; TSOTSAS, EVANGELOS. Two-phase and two-dimensional model describing heat and water transfer during solid-state fermentation within a packed-bed bioreactor. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 287, p. 103-116, MAR 1 2016. (11/07453-5, 12/13939-0, 14/25183-3)

FRASSATTO, PRISCILA APARECIDA CASCIATORI; CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; THOMEO, JOAO CLAUDIO; GOMES, ELENI; BOSCOLO, MAURICIO; DA SILVA, ROBERTO. Fungal cellulases: production by solid-state cultivation in packed-bed bioreactor using solid agro-industrial by-products as substrates and application for hydrolysis of sugarcane bagasse. SEMINA-CIENCIAS AGRARIAS, v. 41, n. 5, p. 19-pg., 2020-01-01. (17/16482-5, 11/07453-5, 13/01756-1, 10/12624-0, 18/00996-2, 11/21239-6)

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. (12/13939-0, 14/23453-3, 14/25183-3, 11/07453-5, 15/00362-5)

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. (14/25183-3, 12/13939-0, 14/23453-3, 18/00996-2, 11/07453-5, 08/55736-3)

CASCIATORI, FERNANDA PERPETUA; LAURENTINO, CARMEM LUCIA; ZANELATO, ALEX IZUKA; THOMEO, JOAO CLAUDIO. Hygroscopic properties of solid agro-industrial by-products used in solid-state fermentation. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 64, p. 114-123, FEB 2015. (11/07453-5)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

CASCIATORI, Fernanda Perpétua. Produção de celulases fúngicas por fermentação em estado sólido: ampliação de escala de biorreatores de leito fixo. 2015. Tese de Doutorado - Universidade Estadual Paulista (Unesp). Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas. São José do Rio Preto São José do Rio Preto.