2024-03-28T12:04:47Zhttps://www.tdx.cat/oai/requestoai:www.tdx.cat:10803/4038022017-09-01T15:56:17Zcom_10803_120col_10803_399407
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Fermentació en estat sòlid
Fermentación en estado sólido
Solid state fermentation
Carbohidratasas
Carbohidratasa
Carbohydrases
Comunitat microbianes
Comunidades microbianas
Microbial communities
Sustainable carbohydrase production using organic wastes through solid-state fermentation: operational strategies and microbial communities assessment
[Barcelona] :
Universitat Autònoma de Barcelona,
2017
Accés lliure
http://hdl.handle.net/10803/403802
cr |||||||||||
AAMMDDs2017 sp ||||fsm||||0|| 0 eng|c
9788449070822
Cerda Llanos, Alejandra Patricia,
autor
1 recurs en línia (180 pàgines)
Tesi
Doctorat
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, Biològica i Ambiental
2017
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Química, Biològica i Ambiental
Tesis i dissertacions electròniques
Sánchez Ferrer, Antoni,
supervisor acadèmic
Gea Leiva, Teresa,
supervisor acadèmic
TDX
De acuerdo con la línea de investigación de fermentación en estado sólido (FES) que actualmente se desarrolla en el grupo de investigación de compostaje (GICOM) el objetivo principal de esta tesis es desarrollar un proceso sustentable y a una escala representativa para la producción de celulasas utilizando residuos orgánicos. Con el fin de lograr este objetivo se analizaron diferentes residuos orgánicos y su potencial para la producción de celulasas a escala de laboratorio. Además, se utilizó compost como inoculo mixto, con el objetivo de incorporar el matriz sólida microorganismos capaces de degradar material lignocelulósicos. Luego de la selección de los mejores substratos en reactores de 0.5 L, se llevó a cabo el escalamiento del proceso en reactores de 10 L and 50 L. Todos los experimentos fueron desarrollados en condiciones cercanas a adiabáticas utilizando reactores aislados térmicamente. Durante el desarrollo del proceso, se realizó la monitorización de la actividad biológica reflejada como la velocidad especifica de consumo de oxígeno (sVCO) y temperatura.
El principal desafío a superar cuando se trabaja con FES y residuos orgánicos son, por un lado, el desarrollo de un proceso en continuo y, por otro lado, que el proceso desarrollado sea reproducible y consistente. Ambas temáticas fueron abordadas durante el desarrollo de la tesis.
Un primer acercamiento a un proceso en continuo se desarrolló para la producción de amilasas utilizando fibra de soja y residuos de pan como substrato y Thermomyces sp como inoculo. Se evaluaron tres estrategias de operación en reactores secuenciales, retirando del reactor una parte del sólido fermentado en el momento de: máxima sVCO y máxima actividad de amilasas. En esta última se evaluó la reinoculación con y sin extracción enzimática. En todas las estrategias se obtuvo un incremento por sobre el 200%.
Debido al éxito de la operación en continuo para la producción de amilasas, se desarrolló un proceso similar para la producción de celulasas utilizando las condiciones operacionales desarrolladas a escala laboratorio. Inicialmente se consideró la incorporación de compost como inóculo (10%) y cascarilla de café como substrato (90%). Después de conseguir el máximo de actividad de celulasas, el sistema se continuó operando en ciclos, substrayendo una cantidad determinada de material y reemplazándolo por substrato fresco. Se trabajó con tasas de intercambio de 50% y 90%. Finalmente se pudo desarrollar exitosamente un proceso en continuo para la producción de celulasas, logrando producciones sostenidas en el tiempo entre 8-9 unidades de actividad por gramos de materia seca. Adicionalmente, se caracterizó el sólido fermentado obtenido al final de la fermentación con la finalidad de identificar las poblaciones microbianas presentes. En este sólido se identificaron una amplia gama de bacterias y hongos capaces de degradar material lignocelulósico, por lo que se catalogó como un inóculo especializado que podría ser utilizado con la finalidad de desarrollar un proceso reproducible; sin necesidad de la adición continua de nuevo inóculo.
Finalmente, se evaluaron a escala piloto (50 L) la reproducibilidad y consistencia del proceso utilizando el inóculo especializado y cascarilla de café como substrato en triplicados. Adicionalmente, se analizaron las emisiones gaseosas generadas durante el proceso con la finalidad de determinar los posibles requerimientos de una unidad de tratamiento de gases. Los resultados obtenidos en estos experimentos mostraron que tanto la dinámica del proceso como la producción enzimática fueron consistentes y robustas. Además, el proceso puede ser catalogado como amigable con el medioambiente, debido a la valorización de residuos orgánicos, así como también debido a los bajos factores de emisión generados por el sistema.
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