Dissertação
Produção de goma xantana a partir de casca de coco, soro de leite e casca de batata e suas misturas
Registro en:
NASCIMENTO, Amanda Isabelly Leite Figueiredo. Produção de goma xantana a partir de casca de coco, soro de leite e casca de batata e suas misturas. 2017. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2017.
Autor
Nascimento, Amanda Isabelly Leite Figueiredo
Institución
Resumen
Xanthan gum is the microbial polysaccharide synthesized by bacteria of the genus
Xanthomonas and considered the biopolymer of major commercial importance these
days. Highlighted mainly due to its ability to form viscous and stable solutions, even in
low concentrations, over a wide range of temperature and pH. It has expressive use in
several industrial segments. The high cost of xanthan gum production is due to the
substrate used and many researches have investigated new sources of carbon from
agro-industrial waste. In addition to minimizing production costs, the use of alternative
carbon sources leads to a reduction in the environmental impacts caused by these
activities. The objective of this work was the production of xanthan gum in media based
on agroindustrial residues: whey, coconut husk and potato peel and their mixtures: whey
+ coconut husk, whey + potato peel, peel of potato + coconut shell. Agroindustrial
wastes of high biological value, easy to obtain and high availability, often discarded in
an inadequate way. This disposal, besides bringing damages to nature corresponds to the
waste of products with good nutritional characteristics, being potential substrates for the
production of biopolymers. The study of the production from mixtures aims to evaluate
if the addition of different carbon sources improves the productivity and / or quality of
the gum obtained, or if production plants from agroindustrial residues should operate
with only one of these residues. The fermentation process was carried out in an orbital
shaker at 200 rpm using 250 mL Erlenmeyers containing 60 mL of fermentation
medium supplemented with 0.01% (w/v) urea and 0.1% (w/v) phosphate of potassium.
An experimental planning of mixtures, of the simplex-lattice type, was carried out,
varying the composition of the fermentative media. All assays were performed at 28° C,
in duplicate, for a period of 72 h. For analysis of the apparent viscosity of the xanthan
gum produced, aqueous solutions were prepared in 1% (w/v) concentration for all
fermentation assays. In this step the Brookfield digital viscometer coupled to the
Rheocalc software was used. The highest productivity among the tests was obtained
using the whey as a fermentation substrate. However, the obtained gum showed no
characteristic pseudoplastic behavior, even after studies of nutritional composition
adequacy. The best rheological grade gum was obtained from the coconut shell, with a
value of 291cP at 25 s -1 of shear rate. It was observed that the coconut shell and potato
peel mixture increased the rheological quality of the gum compared to that obtained
when using only the potato peel as a fermentative substrate. Goma xantana é o polissacarídeo microbiano sintetizado por bactérias do gênero
Xanthomonas e considerado o biopolímero de maior importância comercial nos dias de
hoje. Destaque devido, principalmente, a sua capacidade de formar soluções viscosas e
estáveis, mesmo em baixas concentrações, em larga faixa de temperatura e de pH. Tem
utilização expressiva em diversos segmentos industriais. O custo elevado da produção
da goma xantana se deve ao substrato utilizado e muitas pesquisas têm investigado
novas fontes de carbono a partir de resíduos agroindustriais. Além da minimização dos
custos de produção, a utilização de fontes alternativas de carbono propicia a redução dos
impactos ambientais causados por essas atividades. O objetivo deste trabalho foi a
produção de goma xantana em meios à base dos resíduos agroindustriais soro de leite,
casca de coco, casca de batata e suas misturas (soro de leite + casca de coco, soro de
leite + casca de batata, casca de batata + casca de coco), resíduos agroindustriais de alto
valor biológico, fácil obtenção e grande disponibilidade, muitas vezes descartados de
maneira inadequada. Esse descarte, além de trazer danos à natureza corresponde ao
desperdício de produtos com boas características nutricionais, sendo substratos
potenciais para a produção de biopolímeros. O estudo da produção a partir de misturas
tem como objetivo avaliar se a adição de diferentes fontes de carbono melhora a
produtividade e/ou a qualidade da goma obtida, ou se plantas de produção a partir de
resíduos agroindustriais deveriam operar com apenas um destes resíduos. O processo
fermentativo foi realizado em agitador orbital a 200 rpm, utilizando Erlenmeyers de 250
mL, contendo 60 mL de meio de fermentação, suplementado com 0,01% (m/V) de ureia
e 0,1% (m/V) de fosfato de potássio. Foi realizado um planejamento experimental de
misturas, do tipo simplex-lattice, variando a composição dos meios fermentativos.
Todos os ensaios foram realizados a 28°C, em duplicata, por um período de 72 h. Para
análise da viscosidade aparente da goma xantana produzida foram preparadas soluções
aquosas na concentração 1% (m/V) para todos os ensaios de fermentação. Nesta etapa
utilizou-se o viscosímetro digital Brookfield acoplado ao software Rheocalc. A maior
produtividade dentre os ensaios realizados, foi obtida utilizando o soro de leite como
substrato fermentativo. Entretanto, a goma obtida não apresentou comportamento
pseudoplástico característico, mesmo após estudos de adequação da composição
nutricional. A goma de melhor qualidade reológica foi a obtida a partir da casca de
coco, com um valor de 291cP a 25 s
-1 de taxa de cisalhamento. Observou-se que a
mistura casca de coco e casca de batata aumentou a qualidade reológica da goma em
comparação com a obtida quando da utilização apenas da casca de batata como
substrato fermentativo. São Cristóvão