O documento descreve um estudo sobre a produção em escala piloto de Feruloil Glicerídeos de Soja através da transesterificação de Etil Ferulato e óleo de soja usando lipase B de Candida antarctica imobilizada em um biorreator de leito fixo e operação contínua. O processo operou continuamente por 4,5 meses com uma única carga de enzima, atingindo uma conversão média de 65% que aumentou para 75% quando a taxa de alimentação foi reduzida. Os resultados demonstraram que os Fer

1. Cauê Machado
Euclides Formica
Guilherme Missumi
Karen Aguilera
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Apresentação de Artigo - Engenharia Enzimática
Jul-2015
Novembro - 2015

2. Cauê Machado
Euclides Formica
Guilherme Missumi
Karen Aguilera
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Apresentação de Artigo - Engenharia Enzimática
Estabilidade e Produção em Reator
Enzimático, Leito Fixo e Contínuo, de
Feruloil Glicerídeos de Soja
Jul-2015
Novembro - 2015

3. 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

4. Reação Química
Lipase B (CALB)
+

5. • 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)

6. 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;

7. 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)

8. Biorreator

9. 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;

10. • 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

11. 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)

12. 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;

13. 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;

14. Resultados e Discussões

15. Resultados e Discussões
Perfil de composição do Produto
FDAG
FMAG
EF
FA
...
...
...

16. 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;