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Authors: Melo, Polyana Morais de
metadata.dc.contributor.advisor: Rambo, Magale Karine Diel
Title: Otimização do uso de pré-tratamento alcalino, ácido, líquido iônico e oxidativo para conversão de resíduos de coco em açúcares fermentescíveis
Keywords: Biomassa; Planejamento experimental; Superfície de resposta; Rendimento de açúcar; Remoção de lignina; Biomass; Experimental Design; Response Surface; Sugar Yield; Lignin Removal
Issue Date: 5-May-2020
Publisher: Universidade Federal do Tocantins
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos - PPGCTA
Citation: MELO, Polyana Morais de. Otimização do uso de pré-tratamento alcalino, ácido, líquido iônico e oxidativo para conversão de resíduos de coco em açúcares fermentescíveis. 2020. 70f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Palmas, 2020.
metadata.dc.description.resumo: O coco (Cocos nucifera L) é um fruto de suma importância para a indústria alimentícia, embora seu processamento gere grandes quantidades de resíduos. Para minimizar esse problema, o resíduo que consiste das cascas de coco verde, abundante e renovável, tem provocado um interesse crescente na produção de açúcares fermentescíveis. O presente estudo tem por objetivo avaliar o efeito das condições de quatro diferentes pré-tratamentos na estrutura da biomassa residual da casca de coco para a maximização da conversão nesses açúcares. A otimização foi realizado de acordo com o planejamento Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) 2 2 , variando as condições experimentais de tempo e temperatura, respectivamente de cada pré-tratamento, peróxido (2,59 -5,41 h) e (33,79- 76,21 °C) , alcalino (0,59 - 3,41 h) e (33,79 - 76,21 °C) e ácido( 0,29-1,71 h) e (105,86- 134,14 °C), para o prétratamento com Líquido Iônico(LI) foi realizado com os seguintes condições (2 h ; 100 °C; 4 h ,120 °C ; 6 h, 140 °C) para a obtenção altos rendimentos de açúcares e remoção da lignina total, por meio de metodologia de superfície de resposta (RSM). A produção de açúcar (70%) com maior rendimento consistiu quando o resíduo de casca de coco foi submetido a pré-tratamento alcalino por 2 horas a 76,21 °C, um aumento considerável considerado a biomassa bruta (32,2%). A maior taxa de deslignificação foi registrada quando soluções de peróxido de hidrogênio (55 °C e 4 h) e alcalinas (70 °C e 3 h) foram utilizadas. O pré-tratamento ácido permitiu a produção de açúcar razoável (58,1%) e considerável aumento do teor de lignina (44,1%). O Líquido Iônico (LI) não aumentou os teores de açúcares. Ao final dos processos, as biomassas pré-tratadas foram caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), para assim verificar o efeito dos diversos pré-tratamentos na estrutura interna da biomassa lignocelulósica. A DRX, MEV e FTIR realizadas nos pré-tratamentos estão de acordo com a composição química da biomassa, com alterações na estrutura após a aplicação dos pré-tratamentos adotados. A cristalinidade da biomassa aumentou com base na severidade do pré-tratamento, seguindo a ordem dos seguintes tratamentos: alcalino> peróxido> LI> ácido.
Abstract: Coconut (Cocos nucifera L) is a very important fruit for the food and chemical industries, although its processing generates large amounts of waste. To minimize this problem, the waste consisting of green coconut shells is abundant and renewable, and its use has provoked a growing interest in the production of fermentable sugars. The present study aims to evaluate the effect of the conditions of four different pretreatments on the structure of the residual biomass of the coconut shell to maximize the conversion to these sugars. The optimization was carried out according to the DCCR 22 planning, varying the experimental conditions of time and temperature, respectively of each pre-treatment, peroxide (2.59 -5.41 h) and (33.79- 76.21 ° C), alkaline (0.59 - 3.41 h) and (33.79 - 76.21 ° C) and acid (0.29-1.71 h) e (105.86 - 134.14 ° C), for pretreatment with Ionic Liquid (LI) was carried out with the following conditions (2 h; 100 ° C; 4 h, 120 ° C; 6 h, 140 ° C) for reducing sugars production and total lignin removal after acid hydrolysis by Response Surface Methodology (RSM). The highest yielding sugar yield (70%) was when the coconut shell residue underwent alkaline pretreatment for 2 hours at 76.21 °C, a considerable increase considering the gross biomass (32.2%). The highest lignin removal rate was recorded when hydrogen peroxide (55 °C and 4 h) solutions and alkaline (70 °C and 3 h) were used. Acid pretreatment allowed for reasonable sugar (58.1%) production and considerable increase in lignin content (44.1%). The Ionic Liquid (IL) did not increase the sugar contents. At the end of the processes, the pretreated biomasses were characterized by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), to verify the effect of the various pretreatments on the structure of the lignocellulosic biomass. The XRD, SEM and FTIR performed in the pre-treatments are in agreement with the biomass chemical composition, with changes in the structure of the after the application of the pre-treatments adopted. Biomass crystallinity increased based on pretreatment severity, following the order of the following treatments: alkaline> peroxide> IL> acid.
URI: http://hdl.handle.net/11612/2363
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