Diapositivo 1

APLICAO DE ENZIMAS COMO ADITIVOS DE PROCESSOEngenharia Enzimtica

Ano lectivo 2014-151Propriedades das EnzimasMolculas de natureza proteica;

Catalisadores biolgicos extremamente eficientes;

Baixam a energia de activao da reaco;

Aumentam a velocidade das reaces qumicas que ocorrem na clula sem se consumirem, no alterando o equilbrio qumico.

Glioxalase I humana.

Energia de activao da reaco.Aplicaes das enzimasSectorConsumo em %Detergentes40-45Processamento do Amido20-25Lacticnios12-15Indstria Cervejeira2-4Sumos de fruta e vinho3-5Panificao1-2Txtil e Papel4-6Tratamento de Couro1-2Outros6-10Dados referentes a mercado global estimado para o ano 2010.Enzimas como aditivos de processoVantagens:

Facilitam o processo;

Previnem problemas tcnicos;

Reduzem desperdcios;

Menores problemas ambientais e toxicolgicos.Indstria do Papel e Pasta de PapelA primeira utilizao de enzimas escala industrial teve lugar em 1980, com a utilizao de xilanases (E.C. 3.) no processo de branqueamento do papel.

Desde ento, novas enzimas tm sido desenvolvidas, e a gama de aplicaes e processos assistidos por enzimas estendeu-se a:

produo de pasta pelos processos mecnico e qumicos (biomechanical e biochemical pulping);

deslignificao;

controlo das gomas (pitch) na mquina de papel;

modificao de propriedades de fibras;

destintagem.

Junto com a lignina, as resinas e os minerais (compostos inorgnicos), a celulose um dos compostos que constituem a madeira - cerca de 50%.

As molculas de celulose, agrupadas pela lignina, formam feixes de fibras que constituem as clulas vegetais que compem as fibras presentes na madeira.

Objectivo do processo industrial : Extrair a celulose da madeira, na forma de uma pasta separando-a da lignina, resinas e minerais, as quais so usadas, normalmente, na gerao de energia elctrica pela prpria fbrica.

Ocorre dentro dos plantios onde so cultivados os eucaliptos. O processo acontece em trs etapas: colheita, corte e descascamento.Pectinases (E.C. 3.): Enzimas que degradam a pectina , matriz gelatinosa que ajuda a manter as clulas vegetais juntas e na qual esto incorporadas outros componentes da parede celular, tais como fibras de celulose.

Incubao das aparas de madeira com um fungo (Ceriporiopsis subvermispora) que produz endoglucanase e -glucosidase, que selectivamente removem a lignina da madeira, com reduzido impacto na integridade das fibras ao nvel dos polissacardeos.

Processo Kraft:

Ocorre com adio de Sulfato de Sdio e Soda Custica.

pH=8-11, T=55-65 C.

Dissoluo da lignina.

Libertao das fibras de celulose.

O branqueamento conduz completa remoo da lignina, no caso da pasta kraft (processo qumico alcalino).

As xilanases (E.C. 3.) dissolvem a camada de xilanos reprecipitada nas fibras aps o processo qumico de produo de pasta de papel, camada essa (hemicelulose) que constitui uma barreira para os agentes qumicos de branqueamento.As xilanases degradam o polissacardeo linear -1,4-xilano em xilose.

Vantagens:Possibilita retirar mais lignina;Celulose mais susceptvel aos branqueadores qumicos (reduz em cerca de 10-20% a quantidade de produtos qumicos necessrios em relao ao processo tradicional);Cloro mais barato mas que leva formao de substncias cloradas.

Endo-1,4--Xilanase.Actualmente, esto em desenvolvimento novos processos de branqueamento baseados na utilizao de oxido-redutases, nomeadamente de lacases (E.C. 1.). A utilizao destas enzimas requer, no entanto, a utilizao de agentes mediadores da reaco de oxidao, que representam um custo importante. Reduo do teor de resinas

Pitch: Alguns tipos de madeira possuem uma quantidade considervel de lpidos, constitudos por cadeias longas de cidos gordos ligados por unidades de glicerol.

A reduzida solubilidade destes compostos dificulta a sua remoo eficiente nos processos de preparao da pasta e branqueamento, e a sua presena pode originar a ruptura da folha de papel na mquina.

A utilizao de lipases (E.C. 3.) permite a reduo da formao de pitch atravs da hidrlise parcial daqueles compostos.

Triacilglicerol acil-hidrolases (EC 3.1.1.3)As enzimas podem tambm ser utilizados para diversas outras aplicaes:

Facilitar a remoo da gua durante a formao da folha na mquina de papel; Remoo de partculas de tinta (destintagem), em fibra reciclada.

Dificuldade: pastas com diferentes tipos de fibra, e especialmente quando se trata de fibras recicladas e, portanto, contaminadas com aditivos, respondem diferentemente s mesmas enzimas.

Optimizao e rastreio da combinao das enzimas mais adequados para cada caso.

Indstria TxtilAs primeiras aplicaes na rea txtil remontam a meados do sculo XIX, consistindo na operao de desencolagem (remoo do amido, que adicionado ao algodo para aumentar a sua resistncia no processo de tecelagem), usando um extracto de cevada moda. No incio do sculo passado este processo passou a ser efectuado usando amilases (E.C. 3.) microbianas. Aps a tecelagem, o amido tem de ser removido para as operaes finais de branqueamento dos tecidos e tinturaria.

Hoje o processo de desencolagem, em traos gerais, consiste na gelatinizao do amido a 80-90C, seguido do ajuste do pH (5,5-7,5) e temperatura (60-80C, conforme a enzima), tratamento com amilase e aquecimento para remoo dos resduos de amido hidrolisado.

Fibras de algodo: fibra natural; principal matria prima;

A maior parte dos componentes extracelulsicos so removidos nas operaes de limpeza (scouring) e branqueamento, a pH alcalino, usando detergentes e agentes sequestrantes;

Podem ocorrer modificaes indesejveis da celulose, nomeadamente perda de peso e reduo da resistncia.

A utilizao de enzimas pretende evitar este efeito e, alm disso, reduzir o impacto ambiental.

Limpeza

Objectivo: Retirar impurezas e obter fibras paralelas; Libertao de fibras celulsicas remoo de substncias pcticas.

Mtodo tradicional: Soda Custica sob presso e temperatura elevada.Problema: Segurana e poluio ambiental.

Mtodo enzimtico: Enzimas pectinolticas (E.C. 3.).Microrganismos produtores de pectinase e com baixa actividade de celulases Penicilium

Estrutura primria de uma molcula de pectina.Desencolagem

Objectivo: Remoo do amido, que adicionado ao algodo para aumentar a sua resistncia no processo de tecelagem.

Mtodo tradicional: produtos qumicos fortes (cidos, bases ou agentes oxidantes).

Mtodo enzimtico: uso de enzimas que hidrolisam amido; No causam estragos no tecido.Mais utilizadas: -amilases bacterianas termotolerantes.

MaltoseBranqueamento

Mtodo tradicional: perxido de hidrognio;Problema: resduo pode interferir no processo de tingimento .

Pode ser integrada uma etapa enzimtica (catalases).

Evita interferncias no tingimento; Permite uma reduo do consumo de guas de lavagem, que alternativamente tm de ser efectuadas.

2 H2O2 2 H2O + O2

Pertence subclasse das enzimas oxido-redutases (E.C. 1).

O acabamento dos tecidos de algodo hoje uma rea importante de aplicao de enzimas, nomeadamente de celulases (E.C. 3.).

Estas so usadas para modificao das propriedades das fibras, essencialmente ao nvel das propriedades de superfcie.

A utilizao destas enzimas permite a limpeza da superfcie das fibras e dos tecidos, com remoo de fibras curtas ou fibrilas (depilling).

Indstria de Curtumes

Purga Processo de limpeza da estrutura fibrosa por aco enzimtica;As enzimas proteolticas (E.C. 3.) provocam uma degradao parcial das protenas que no so o colagnio. Relaxa a estrutura da pele e elimina restos de epiderme, plo e gorduras. Peles no submetidas a tratamento de purga apresentam tacto spero, com acentuao de certos defeitos nas operaes complementares.

BibliografiaSebentas de Engenharia Enzimtica, Dina M.R. Mateus, (2014) www.e-learning.ipt.pt.

Engenharia Enzimtica, J.M.S. Cabral, M.R. Aires-Barros e M. Gama. Lidel-Edies Tcnicas, (2003).

Paul Held, BioTek Instruments, Inc. Part II: Optimization of Polymer Digestion and Glucose Production in Microplates. http://www.biotek.com/resources/articles/enzymatic-digestion-of-polysaccharides-2.html

http://www.celuloseriograndense.com.br/produtos

http://www.aveneda.com/index.php?option=com_content&view=article&id=9&Itemid=17&lang=pt