Desenvolvimento de técnicas alternativas de fluidos pressurizados e ultrassom para produção de monoglicerídeos e diglicerídeos a partir da reação de glicerólise enzimática de óleo de oliva

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Desenvolvimento de técnicas alternativas de fluidos pressurizados e ultrassom para produção de monoglicerídeos e diglicerídeos a partir da reação de glicerólise enzimática de óleo de oliva

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Título: Desenvolvimento de técnicas alternativas de fluidos pressurizados e ultrassom para produção de monoglicerídeos e diglicerídeos a partir da reação de glicerólise enzimática de óleo de oliva
Autor: Fiametti, Karina Graziella
Resumo: Este trabalho teve como objetivo a otimização dos parâmetros de reação para a produção de mono e diacilgliceróis catalisada pela lipase Novozym 435 em fluido pressurizado e ultrassom, na presença ou não de agentes surfactantes. A estratégia sequencial de planejamentos de experimentos mostrou-se útil na maximização das condições para a conversão do produto no sistema com fluido pressurizado utilizando Novozym 435 como catalisador, onde delineou-se as melhores condições para a realização de experimentos avaliando a cinética da reação. A condição ótima para conversão do produto em n-butano foi razão mássica de solventes (n-butano) para substratos de 4:1, pressão de 10 bar, razão molar de glierol:óleo de 2:1, agitação de 600 rpm, 70 ºC, concentração de AOT em 7,5 %, concentração de enzima de 7,5 % (para ambos em massa em relação aos substratos) em 2 horas, resultando em uma concentração de MAG e DAG de cerca de 71 % e 9 %, respectivamente. O estudo cinético de reação para a produção de MAG e DAG mostrou conversão satisfatória (~65 % MAG e 10 % DAG) em 6 horas de reação. Em sistema de ultrassom, os experimentos foram desenvolvidos em sistema batelada para o estudo das cinéticas das reações e avaliação dos efeitos da temperatura (50 a 70 ºC), concentração de enzima imobilizada (2,5 a 10 %, m/m, em relação aos substratos), relação molar de glicerol:óleo (0,8:1; 1:1; 2:1 e 3:1), com potência de ultrassom em 132 W. Os resultados mostraram que a glicerólise de óleo de oliva catalisada por lipase em meio ultrassônico pode ser uma potencial rota para a produção de MAG e DAG sem a utilização de surfactantes. Os resultados também mostraram que é possível maximizar a produção de MAG e/ou DAG, dependendo da relação molar de glicerol:óleo utilizada no sistema reacional. Elevados conteúdos de MAG (~39 %, m/m) e DAG (~45 %, m/m) foram obtidos usando relação molar de glicerol:óleo de 2:1 e 0,8:1, e concentrações de enzima de 7,5 % (m/m), ambos em 6 horas de reação a 70 ºC, 600 rpm e potência de 132 W. Os maiores conteúdos da mistura de MAG + DAG (~64 %, m/m) foram obtidos utilizando relação molar de glicerol:óleo de 0,8:1, a 70 ºC, 600 rpm, concentração de enzima de 7,5 % (m/m) e potência de 132 W.<br>Abstract : This study aimed at optimizing the reaction parameters for the production of monoacylglicerols and diacylglycerols catalyzed by lipase Novozym 435 in pressurized fluid and ultrasound in the presence or absence of surfactants. The strategy of sequential planning of experiments proved to be useful in maximizing the conditions for the conversion of the product in the system with pressurized fluid using Novozym 435 as catalyst, which delimited the best conditions for the realization of experiments evaluating the reaction kinetics. The optimum condition for conversion of the product using n-butane as pressurized fluid was weight ratio of solvent (n-butane) to substrates of 4:1, pressure of 10 bar, glycerol:oil molar ratio 2:1, 600 rpm agitation, 70 °C, AOT concentration of 7.5% and enzyme concentration of 7.5% (both by substrates weight) in two hours of reaction, resulting in a concentration of MAG and DAG about 71% and 9%, respectively. The reaction kinetics study for the production of MAG and DAG showed satisfactory concentration (~ 65% MAG and 10% DAG) in 6 hours of reaction. In ultrasound system, the experiments were conducted in batch system for studying the reactions kinetic and evaluation of the effects of temperature (50 - 70 °C), concentration of immobilized enzyme (2.5 to 10% w/w, in relation to substrates), glycerol:oil molar ratio (0.8:1, 1:1, 2:1 and 3:1), with ultrasound power of 132 W. The results showed that the lipase-catalyzed glycerolysis of olive oil in ultrasonic system may be a potential route for the production of MAG and DAG without the use of surfactants. The results also showed that it is possible to maximize the production of MAG and/or DAG, depending on the molar ratio glycerol:oil used in the reaction system. High contents of MAG (~ 39%) and DAG (~ 45%) were obtained using a molar ratio glycerol: oil ratio of 2:1 and 0.8:1, and enzyme concentrations of 7.5% (w/w), both in 6 hours of reaction at 70 °C, 600 rpm and power of 132W. The highest content of the mixture MAG + DAG (~ 64%) were obtained using molar ratio glycerol:oil 0.8:1, at 70 °C, 600 rpm, enzyme concentration of 7.5% (w/w) and power of 132 W.
Descrição: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012
URI: http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/100539
Data: 2012


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