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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Adsorção em colunas de leito fixo de carbono ativado como etapa na purificação de xilitol biotecnológico
Title Alternative: Activated carbon adsorption in fixed bed columns as a step in the purification of biotechnological xylitol
Author: Cardoso, Bernardo Soares, 1990-
Advisor: Forte, Marcus Bruno Soares, 1980-
Abstract: Resumo: O presente trabalho estuda a purificação do xilitol biotecnológico utilizando carbono ativado em coluna de leito fixo. Na primeira etapa, de estudos preliminares, dois caldos de fermentação contendo xilitol foram caracterizados e purificados. Um obtido a partir de hidrolisado de cana-de-açúcar, e outro a partir de meio sintético constituído para o experimento. Foram utilizadas duas formas de alimentação distintas, por pulso (cromatografia) e alimentação direta (em degrau), e foi testada a adição de etanol à fase móvel. Houve grande diferença entre a purificação do xilitol proveniente dos dois caldos, sendo o de meio sintético mais eficientemente purificado por conta de sua menor complexidade, e observou-se que a adição de etanol à fase móvel diminui a adsorção e separação de todos os compostos. Na segunda etapa foi estudado como o processo de purificação se comporta com relação à variação de temperatura (T), volume de injeção (Vi) e velocidade superficial (vs), utilizando alimentação por pulso e caldo proveniente do hidrolisado. Para tal foi realizado um delineamento composto central rotacional (DCCR). Respostas obtidas são coeficientes de retenção (CR), fatores de purificação (FP), rendimento e produtividade de xilitol, e os compostos avaliados são xilitol, xilose, glicose, arabinose, glicerol, ácido acético, etanol, proteínas totais e compostos coloridos, e é avaliado também o teor de sólidos totais. Os resultados do DCCR apontaram que as condições que promoviam menor retenção de xilitol no adsorvente e maior produtividade se encontravam nos limites superiores dos parâmetros testados. Por isso, na terceira etapa do projeto, foram testadas um conjunto de condições nos limites utilizados no DCCR e um conjunto de condições extrapolando-as, e os melhores resultados foram obtidos no segundo conjunto (T = 70ºC, Vi = 3 mL, vs = 1,5 cm/min), apresentando retenção total de proteínas e compostos coloridos, FPsólidos = 5,4 e CRxilitol = 5,0%. Por último foi realizado ensaio em triplicata com alimentação em degrau nas condições escolhidas na etapa anterior, obtendo FPproteína = 18,0, retenção de compostos coloridos maior que 99% e produtividade de 36,8 g/L.h. O processo se mostrou efetivo principalmente na remoção de proteínas, compostos coloridos e etanol

Abstract: The present work studies the purification of biotechnological xylitol using activated carbon in a fixed bed column. The first part of this work consisted of preliminary studies. In it, two fermentation broths containing xylitol were characterized and purified. One was obtained from sugarcane hydrolyzate, and another from a synthetic medium constituted for the experiment. Two different forms of feeding were used, by pulse input (chromatography) and direct feeding (step input), and ethanol addition to the mobile phase was also tested. There was a big difference between the xylitol purification from the hydrolyzed broth and the synthetic broth, with the synthetic one being more efficiently purified due to its smaller complexity. Also, the addition of ethanol to the mobile phase decreased the adsorption and separation of all compounds. The second part of this work studied how the purification process behaves when varying the temperature (T), injection volume (Vi) and surface speed (vs), while using hydrolyzate broth with pulse input. For this purpose, reponse surface methodology was used with a central composite rotatable design (CCRD). The responses obtained are retention coefficients (RC), purification factors (PF), xylitol yield and productivity, and the compounds analyzed are xylitol, xylose, glucose, arabinose, glycerol, acetic acid, ethanol, proteins and colored compounds, and total solids content was also evaluated. The CCRD results show that the conditions that promote less xylitol retention in the adsorbent and greater productivity are in the upper limits tested. Therefore, the third part of the project tested the conditions found in the previous step against more extreme conditions, and the best results were obtained in the second set of conditions (T = 70ºC, Vi = 3 mL, vs = 1.5 cm/min), with complete retention of proteins and colored compounds, PFsolids = 5.4 and RCxilitol = 5.0%. Lastly, a triplicate assay was performed with step input under the conditions chosen in the previous step, obtaining PFprotein = 18.0, retention of colored compounds greater than 99% and productivity of 36.8 g L-1 h-1. The process proved to be effective mainly in removing proteins, colored compounds and ethanol
Subject: Purificação
Xilitol
Carbono ativado
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: CARDOSO, Bernardo Soares. Adsorção em colunas de leito fixo de carbono ativado como etapa na purificação de xilitol biotecnológico. 2020. 1 recurso online (95 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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