Download - Estabilidade e Produção em Reator Enzimático, Leito Fixo e Contínuo, de Feruloil Glicerídeos de Soja
Cauê MachadoEuclides Formica
Guilherme MissumiKaren Aguilera
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Apresentação de Artigo - Engenharia Enzimática
Jul-2015
Novembro - 2015
Cauê MachadoEuclides Formica
Guilherme MissumiKaren Aguilera
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Apresentação de Artigo - Engenharia EnzimáticaEstabilidade e Produção em Reator
Enzimático, Leito Fixo e Contínuo, de Feruloil Glicerídeos de Soja
Jul-2015
Novembro - 2015
Feruloil Glicerídeos- Derivados do Ácido Ferúlico
(presentes em ceras de folhas e grãos)
- Propriedades antioxidantes
- Proteção de amplo espectro contra UV
- Estabiliza as vitaminas C e E
- Não causa irritação
- Formulações reduzem rugas após 6 semanas de uso
=> Atrativos para a indústria cosmética
Reação Química
Lipase B (CALB)+
• Altamente termoestável
• Alta seletividade para acilglicerol, independente de posição
• Elevada promiscuidade por diferentes substratos (cadeia linear, saturados, ácidos graxos cíclicos, com heteroátomo, ácidos carboxílicos aromáticos)
• Robusta atividade em meios não aquosos
• Disponível comercialmente imobilizada em diversos suportes
=> Foi usada a Novozym 435 (imobilizada em resina acrílica)
• Excelente para uso em processos industriais com biorreatores
Lipase B de Candida antarctica (CALB)
Preparo do Substrato• SOB/EF 1,27:1,00 mol:mol
• 20 kg óleo de soja (SOB) foi aquecido a 65-75 ºC por 10 min;
• Adicionou-se 4 kg de Etil Ferulato (EF) e agitou-se ocasionalmente por 4 h, até solubilizar-se por completo;
• A mistura foi deixada em repouso por 10 min para decantar a fase aquosa, que foi retirada;
• O substrato foi então transferido para um vaso de pressão e recirculado por 4-5 h, sob vácuo e um sistema de captura de água residual;
• Foi determinado a quantidade de água residual por titulação Kerl-Fisher;
Biorreator• Escala piloto: 1 ton/ano;
• Leito fixo, 4 colunas em série, operação em contínuo;
• Colunas em aço inoxidável: 9,8 cm diâmetro × 132 cm = 9,96 L
• Cabine termoestável com temperatura controlada por 3 aquecedores e 1 ventilador de circulação interna;
• Reabastecimento do tanque de alimentação a cada 6-8 dias;
• Tanque de alimentação: recirculação a 225-230 mL/min e mantido em atmosfera de nitrogênio;
• Alimentação: 2,5 mL/min
• Recirculação nas colunas: 15 ml/min
• Saída de Produto: 2,4 g/min (3,5 kg/dia)
Biorreator
Preparo das Colunas• Preparo da pasta enzimática: 2 kg de enzima + 6 kg SOB em agitação suave
(25 min);
• Preenchimento das colunas com 500 mL de pasta;
• Circulação de 500 mL de SOB;
• Adição de mais 250 mL de pasta;
• Preenchimento com lã de vidro e tela;
• Purgação da coluna com SOB;
• Recirculação de SOB por 5 dias antes do início da alimentação;
• Preparo da pasta enzimática: 2 kg de enzima + 6 kg SOB em agitação suave (25 min);
• Preenchimento das colunas com 500 mL de pasta;
• Circulação de 500 mL de SOB;
• Adição de mais 250 mL de pasta;
• Preenchimento com lã de vidro e tela;
• Purgação da coluna com SOB;
• Recirculação de SOB por 5 dias antes do início da alimentação;
Preparo das Colunas
Preparo das Colunas
Alimentação
Saída
Tela TriClamp, malha 0,11 cm
Tela TriClamp, malha 0,11 cm
Lã de Vidro (5 cm)
2ª Camada de Enzima (~250 mL)
1ª Camada de Enzima (~500 mL)
Métodos Analíticos
• HPLC para a quantificação das espécies de Feruloil Glicerídeos de Soja;
• RMN para a caracterização das espécies;
• Titulação Coulométrica de Karl Fischer para Concentração de água do substrato;
• Ensaio de DPPH (Huang et al., 2005) modificado, para determinação do potencial de eliminação de radicais livres do produto;
Resultados e Discussões• O biorreator operou continuamente por 4,5 meses;
• Foi realizada uma única carga de enzima;
• Aos 75 dias as colunas foram trocadas de posição (Cd -> Ca, Ca -> Cb, Cb -> Cc, e Cc -> Cd);
• Aos 115 dias, o fluxo de alimentação foi reduzido de 2,42 ± 0,13 para 1,47 ± 0,11 g/min;
• Testaram-se também:– A influência da água residual no substrato;– O potencial anti-oxidante e características físicas de lotes produzidos em 2009 e 2015, a
fim de caracterizar a estabilidade do produto;
Resultados e Discussões
Resultados e DiscussõesPerfil de composição do Produto
FDAG
FMAG
EF
FA
...
...
...
Conclusões• Demonstrou-se a síntese em escala piloto (1 ton/ano) de Feruloil Glicerídeos,
a partir da transesterificação de Etil Ferulato e Óleo de Soja, em processo contínuo;
• Demonstrou-se ainda que o produto formado é estável e possui propriedades de interesse para as indústrias de cosméticos e de cuidados da pele;
• A conversão média obtida foi de 65%;
• A redução da taxa de alimentação para a produção aumentou os rendimentos de conversão para 75%;
• Feruloil Glicerídeos de soja mostraram-se estáveis após 6 anos de armazenamento, preservando as propriedades de absorção UV capacidade antioxidante;