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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Hidrólise de Lactose por ß-galactosidase de Aspergillus oryzae Imobilizada em Reator de Leito Fixo
metadata.dc.creator: Fischer, Janaína
metadata.dc.contributor.advisor1: Ribeiro, Eloizio Julio
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Resende, Miriam Maria de
metadata.dc.contributor.referee1: Cardoso, Vicelma Luiz
metadata.dc.contributor.referee2: Freitas, Fernanda Ferreira
metadata.dc.contributor.referee3: Galvão, Célia Maria Araújo
metadata.dc.description.resumo: Neste trabalho estudou-se a hidrólise de lactose por ß-galactosidase de Aspergillus oryzae imobilizada por adsorção e ligação cruzada com glutaraldeído, utilizando como suporte a resina de troca iônica Duolite A568. A temperatura de máxima atividade para a enzima imobilizada para a faixa estudada foi de 60􀁱C, com energia de ativação de 5,32 kcal/mol de lactose, utilizando uma concentração inicial de lactose de 50 g/L em solução a pH 4,5. A estabilidade térmica da enzima foi estudada na faixa de 55 a 65􀁱C. O modelo de desativação térmica de primeira ordem descreveu de forma significativa a cinética de desativação térmica da enzima imobilizada em todas as temperaturas estudadas, enquanto o modelo de desativação em série em uma única etapa só descreveu a cinética de desativação térmica para as temperaturas de 55 e 57°C. A energia de ativação do processo de desativação térmica de ß- galactosidase imobilizada foi 66,48 kcal/mol com tempos de meia-vida de 8,9 horas a 55°C. A enzima imobilizada manteve sua atividade após 90 dias de armazenamento, em tampão acetato pH 4,5 a 4 ± 2°C. A influência da concentração de lactose e da vazão de alimentação na taxa média de reação de hidrólise e conversão da lactose em reator de leito fixo, operando em regime contínuo, com escoamento ascendente foi estudada empregando um Planejamento Composto Central (PCC) fixando uma temperatura de 35 ± 1°C. A melhor condição para a taxa média de reação de hidrólise e conversão foi: concentração de lactose igual a 50 g/L e vazão de alimentação igual a 6 mL/min, atingindo taxa média de reação de 2074 U e conversão de 65%. Com a finalidade de aumentar a conversão de lactose foram realizados testes em dois reatores de leite fixo em série, operando em regime contínuo, escoamento ascendente, na melhor condição definida pelo PCC para um reator de leito fixo. A utilização do segundo reator em série aumentou a conversão de lactose em 26%. A enzima imobilizada, manteve sua atividade durante 30 dias de operação em reator de leito fixo, com vazão de alimentação de solução de lactose 50 g/L igual a 0,3 mL/min, à temperatura ambiente. As determinações de distribuição de tempos de residência para as vazões de alimentação na faixa de 0,6 a 12 mL/min indicaram um escoamento não ideal para a coluna utilizada com formação de curtos-circuitos by-pass no reator de leito fixo. Para o estudo da cinética em reator de leito fixo, as vazões de alimentação estudadas foram as mesmas das utilizadas nas determinações de DTR, com lactose 50 g/L em solução a pH 4,5, temperatura de 35 ± 1°C, empregando o modelo cinético de inibição competitiva por galactose. A cinética de hidrólise de lactose em reator de leito fixo se ajustou adequadamente ao modelo dispersão axial.
Abstract: In this work was studied the lactose s hydrolysis by ß-galactosidase of Aspergillus oryzae immobilized by adsorption and cross-linking with glutaraldehyde, using as carrier the ion exchange resin Duolite A568. The temperature of maximum activity for the immobilized enzyme in the range studied was the 60ºC, with activation energy of 5,32 kcal/mol of lactose, using an initial concentration of lactose from 50 g/L in solution in pH 4,5. The thermal stability of enzyme was studied in the range of 55 to 65􀁱C. The thermal deactivation model of first order described significantly the kinetics of thermal deactivation from immobilized enzyme at all temperatures studied, while deactivation model in series in a single step only described the kinetics of thermal deactivation at temperatures of 55 and 57 ºC. The activation energy of thermal deactivation process from ß-galactosidase immobilized was 66,48 kcal/mol with times of half life from 8,9 hours in 55ºC. The immobilized enzyme kept its activity after 90 days of storage, in buffer acetate pH 4,5 in 4 ± 2°C. The influence of lactose concentration and the feed flow in the average rate of reaction from hydrolysis and lactose s conversion in fixed bed reactor, operating in continuous duty, with upflow was studied employing a Central Composite Design (CCD) fixing a temperature of 35 ± 1°C.The best condition for the average rate of reaction from hydrolysis and conversion was: lactose concentration equal to 50 g/L and feed flow equal to 6 mL/min, reaching an average rate of reaction and conversion in 2074 U and 65%, respectively. In order to increase the lactose conversion were performed experiments in two reactors of fixed bed in series, operating in continuous duty, upflow, in the best condition determined by CCD for a fixed bed reactor. The utilization of the second reactor in series increased the lactose conversion in 26%. The immobilized enzyme kept its activity during 30 days of operation in fixed bed reactor, with feed flow of lactose solution 50 g/L equal to 0,3 mL/min, in the room temperature. The determinations of distribution of residence times for the feeding flows in the range of 0,6 to 12 mL/min indicated a non-ideal flow for the column used with formation of short circuits by-pass in the fixed bed reactor.For the study of kinetics in fixed bed reactor, the feeding flows studied were the same of those used in the Residence Time Distribution (RTD) determinations, with lactose 50 g/L in solution at pH 4.5, temperature of 35 ± 1°C, employing the kinetic model of competitive inhibition by galactose. The kinetics of lactose hydrolysis in fixed bed reactor fitted accordingly to the axial dispersion model.
Keywords: ß-galactosidase
Hidrólise de lactose
Imobilização
Duolite A568
Reator de leito fixo
Lactose hydrolysis
Immobilization
Fixed bed reactor
Hidrólise
Beta-galactosidase
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: FISCHER, Janaína. Hidrólise de Lactose por ß-galactosidase de Aspergillus oryzae Imobilizada em Reator de Leito Fixo. 2010. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15150
Issue Date: 28-Jul-2010
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