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Estudo da hidrólise enzimática dos hidratos de carbono da borra de café com vista à produção de bioetanol
| dc.contributor.advisor | Caetano, Nídia de Sá | |
| dc.contributor.author | Lamas, Catarina Filomena Silva | |
| dc.date.accessioned | 2020-04-17T16:28:58Z | |
| dc.date.available | 2020-04-17T16:28:58Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description.abstract | O presente trabalho tem como objetivo o estudo da hidrólise enzimática dos hidratos de carbono da borra de café com vista à produção de bioetanol, utilizando diferentes enzimas de modo a perceber a influência destas para a produção do bioetanol. A principal aplicação do bioetanol é como biocombustível, alternativo aos combustíveis fósseis. Assim, o processo encontra-se dividido em 4 etapas, o pré-tratamento ácido, a hidrólise enzimática, a fermentação dos açúcares e, por fim, a destilação, para recuperação do etanol produzido. No pré-tratamento, o objetivo foi quebrar as barreiras de lenhina, que impedem o acesso aos polissacarídeos. Para isso, foi utilizado ácido nítrico a 3 % para realizar o ataque ácido à amostra, nas proporções de 800 ml para cada 100 g de amostra, durante 3 h a 85 ºC, com agitação a 40 rpm. Após o pré-tratamento, foi realizada a hidrólise enzimática, de modo a ser possível converter as hemiceluloses e a celulose em açúcares simples. Foram testadas 4 enzimas diferentes para a realização desta etapa: Ban, Ultraflo L, Cellulase e Viscozyme. O procedimento foi realizado a 50 ºC, durante 24 h, com agitação a 40 rpm, sendo que foram adicionados 0,2 ml de cada enzima por cada 10 g de amostra. A terceira etapa, consiste na fermentação dos açúcares obtidos na hidrólise. Para isto, foi adicionada a levedura, Saccharomyces cerevisiae, na proporção de 10 g por cada 100 g de amostra. Foi adicionada uma solução tampão de citrato de sódio, para que o pH não variasse e o procedimento foi realizado num banho termostático, com agitação de 40 rpm, durante 1 semana, à temperatura de 30 ºC. Por fim, a quarta etapa consiste na destilação no rotavapor, sendo as condições de trabalho a pressão de 175 mm Hg à temperatura de 60 ºC. Foram quantificados os açúcares totais depois da hidrólise enzimática de cada amostra, sendo que os valores das concentrações de açúcares variaram entre 16,3 g/L a 29,6 g/L. Das 4 enzimas testadas, foi possível concluir que apenas duas originaram a formação de bioetanol. As enzimas usadas nas amostras onde foi possível obter o bioetanol foram a Ultraflo L e a Cellulase. Foi ainda possível concluir que as duas amostras com os valores mais altos de concentração de açúcar, respetivamente 24,7 g/L e 29,6 g/L, foram as amostras onde foi possível detetar a obtenção de bioetanol. Também foi possível perceber que a amostra com a enzima Ultraflo L, teve um odor mais intenso a etanol do que a amostra onde foi usada a enzima Cellulase | pt_PT |
| dc.description.abstract | The aim of this project was to study the enzymatic hydrolysis of the carbohydrates of the coffee grounds with a view to the production of bioethanol, using different enzymes in order to perceive the influence of them for the bioethanol production. The main use of bioethanol is as a biofuel, an alternative to fossil fuels. The experimental work was divided into 4 stages: pre-treatment, enzymatic hydrolysis, sugars fermentation and finally, the distillation to recover ethanol. In the pre-treatment stage, the aim was to break down the lignin barriers and for that, nitric acid (3%) was used to promote lignin degradation, at a ratio of 800 ml for each 100 g of sample, in a thermostatic bath during 3 h at 85 º C and stirring at 40 rpm. Thereafter, enzymatic hydrolysis was performed in order to convert hemicelluloses and cellulose into simple sugars. Four different enzymes were tested to perform this stage: Ban, Ultraflo L, Cellulase and Viscozyme. The ratio of enzime to sample was 0.2 ml enzyme : 10 g of sample, and the procedure was performed in a thermostatic bath for 24 h at 50 ºC, stirring at 40 rpm. The third stage consisted of the fermentation of sugars released during the hydrolysis step. For that, the yeast, Saccharomyces cerevisiae was added, at a ratio of 10 g yeast to 100 g of sample. A buffer solution of sodium citrate was also added, so that the pH was fixed at the desired value, and the fermentation prodeeded in a thermostatic bath, with stirring at 40 rpm, for 1 week, at 30 ºC. The fourth and final stage involved a distillation in a rotary evaporator, at 175 mm Hg and at a temperature of 60 ºC. The total sugars quantification was performed after the enzymatic hydrolysis of each sample, and the values of the sugar concentrations ranged from 16.3 to 29.6 g/L. The results of this work show that only two enzymes promoted the production of bioethanol from spent coffee grounds: Ultraflo L and Cellulase. On the other hand, when Ban and Viscozyme enzymes were used, it was not possible to recover bioethanol. It was also possible to conclude that the two samples with the highest sugar concentrations after the enzymatic hydrolysis step were 24.7 g/L and 29.6 g/L, corresponding to Cellulase and Ultraflo L, respectively. In addition, the sample with the enzyme Ultraflo had a stronger odor to ethanol than the sample where the Cellulase enzyme was used. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202635449 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/15781 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Bioetanol | pt_PT |
| dc.subject | Borra de café | pt_PT |
| dc.subject | Fermentação | pt_PT |
| dc.subject | Hidrólise enzimática | pt_PT |
| dc.subject | Pré-tratamento ácido | pt_PT |
| dc.subject | Valorização de biorresíduos | pt_PT |
| dc.subject | Acid pre-treatment | pt_PT |
| dc.subject | Bioethanol | pt_PT |
| dc.subject | Biowaste valorization | pt_PT |
| dc.subject | Enzymatic hydrolysis | pt_PT |
| dc.subject | Fermentation | pt_PT |
| dc.subject | Spent Coffee Grounds | pt_PT |
| dc.title | Estudo da hidrólise enzimática dos hidratos de carbono da borra de café com vista à produção de bioetanol | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Química - Energia e Biorrefinaria | pt_PT |