Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/25983

Type: Tese
Title: Lipase production by Yarrowia lipolytica with soybean hulls in tray and packed-bed bioreactors : experimental studies and process modeling
Author(s)/Inventor(s): Nascimento, Felipe Valle do
Advisor: Secchi, Argimiro Resende
Co-advisor: Coelho, Maria Alice Zarur
Co-advisor: Castro, Aline Machado de
Abstract: Este trabalho teve como objetivo a produção de lipase por Yarrowia lipolytica na fermentação no estado sólido de casca de soja. Meios definidos e complexos foram testados como suplementação para produção de lipase em biorreator de bandeja e leito empacotado (BLE). Com os dados de temperatura, lipase e protease adquiridos com BLE, equações de balanço de massa e energia foram implementadas visando a descrição matemática do processo. Além disso, uma rotina computacional para processar imagens de casca de soja foi desenvolvida para determinação do diâmetro de partícula. Os resultados da investigação da suplementação de meio indicaram que a produção de lipase foi maior com meios complexos e atingiu 1,35 kU L−1 com o meio contendo extrato de levedura, bactopeptona e óleo de soja. Neste caso, a temperatura do leito no BLE atingiu 35 °C, o que pode ter influenciado a produção de proteases e lipases. Modelos de distribuição de tamanho de partícula foram ajustados aos dados obtidos com a rotina de processamento digital de imagens e o diâmetro equivalente foi melhor descrito pelo modelo Sigmóide. Finalmente, simulações foram realizadas e valores do número de Nusselt (Nu) menores do que os calculados com correlações para uma esfera foram necessários na simulação. Uma análise de sensibilidade paramétrica indicou que a atividade de água na entrada (aw0 ) teve influência mais relevante no modelo. Portanto, esses dois parâmetros foram estimados e o valor de Nu foi 3,96×10−4 ± 7,33×10−5 , enquanto aw0 não apresentou significância estatística. Os resultados finais da simulação foram consistentes com os dados experimentais em relação aos picos de temperatura e produção de lipase.
Abstract: This study aimed at lipase production by Yarrowia lipolytica in solid-state fermentation (SSF) of soybean hulls. Defined and complex media were tested as supplementation for lipase production in tray and packed-bed bioreactor (PBB). With the temperature, lipase and protease data acquired from PBB fermentations, energy and mass balance equations were implemented aiming at the mathematical process description. Also, a computational routine to process soybean hull images was developed for particle diameter determination. The results from medium supplementation investigation indicated that lipase production was higher with complex media and reached 1.35 kU L−1 with the medium containing yeast extract, bactopeptone and soybean oil (YPO). In this case, the bed temperature in the PBB reached 35 °C, which may have influenced protease and lipase production. Size distribution models were fitted to the data obtained with the digital image processing routine, and the equivalent diameter was better described by the Sigmoid model. Finally, simulations were performed and the Nusselt number (Nu) values smaller then those calculated with single sphere correlations were required in the simulation. A parameter sensitivity analysis indicated that the inlet water activity (aw0 ) had the most relevant influence on the model, Therefore, these two parameters were estimated. The value for Nu was 3.96×10−4 ± 7.33×10−5 , while aw0 presented no statistical significance. The final simulation results were consistent with experimental data in terms of peak temperatures and lipase production.
Keywords: Fermentação em estado sólido
Yarrowia lipolítica
Lipase
Processos bioquímicos
Produção de lipase
Fermentação em estado sólido
Biochemical processes
Lipase production
Solid state fermentation
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jun-2021
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Citation: NASCIMENTO, Felipe Valle do. Lipase production by Yarrowia lipolytica with soybean hulls in tray and packed-bed bioreactors: experimental studies and process modeling. 2021. 154 f. Tese (Doutorado) - Programa de Engenharia Química, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Appears in Collections:Engenharia Química

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