BRPI0804835A2

BRPI0804835A2 - processo industrial contìnuo para produção de polissacarìdeo sob a forma de caldo concentrado base água

Info

Publication number: BRPI0804835A2
Application number: BRPI0804835-5A
Authority: BR
Inventors: Acacio Ferro Alessander; Tadeu Fabi Marino; Fernando Barreto Da Silva José; José Sobral Rocha Lúcio; Pessoa Buzanelli Luca; Quirino Buzanelli Edson
Original assignee: Quantas Biotecnologia S.A.
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2011-05-24
Also published as: WO2010051612A1

Abstract

PROCESSO INDUSTRIAL CONTìNUO PARA PRODUçAO DE POLISSACARIDEO SOB A FORMA DE CALDO CONCENTRADO BASE áGUA. Para um processo industrial contínuo de produção de polissacarídeo sob a forma de caldo concentrado base água, é empregada a fermentacão de fonte de carbono adequada, que pode ser glicose, sacarose ou outra, por microorganismos do tipo Xanthomonas campestris ou outras espécies de Xanthomonas, em meio de crescimento e de produção em um único reator controlado por analisadores de oxigênio, dióxido de carbono, pH e temperatura, sendo o produto fermentado e pasteurizado, tratado posteriormente com enzimas poligalacturanase e proteases obtende-se um caldo fermentado suficientemente transparente e sem resíduos celulares que pode ser adequadamente armazenado ou utilizado diretamente na recuperação de poços avançados de petróleo.

Description

PROCESSO INDUSTRIAL CONTÍNUO PARA PRODUÇÃO DEPOLISSACARÍDEO SOB A FORMA DE CALDO CONCENTRADO BASE ÁGUA

A presente invenção trata de polissacarideos baseágua, especialmente Goma Xantana, que é produzido em formade caldo concentrado, em processo continuo que encadeia asetapas de crescimento das células de Xanthomonas campestrise também de outras espécies de Xanthomonas, ou demaismicroorganismos com as etapas de produção do polissacarideocorrespondente.

É um processo enzimático que garante a transparência,a filtrabilidade e a injetividade do biopolimero obtido.Esse caldo concentrado base água tem aplicação direta narecuperação de petróleo em poços "off shore" e ou "onshore", considerados maduros e em queda de produção.

Estado da Técnica

Polissacarideos base água, especialmente goma xantana,são produzidos por fermentação de fontes de carbono,especialmente glicose, mas também outros carboidratos emmeios de cultura ricos em nitrogênio e em espéciesinorgânicas, catiônicas e aniônicas por microorganismos dogênero Xanthomonas de diversas espécies, destacando-seXanthomonas campestris.

A fermentação de carboidratos para produzirbiopolimeros aquo-solúveis pela ação de bactérias do gêneroXanthomonas é bem conhecida.

0 primeiro trabalho nesse campo foi desenvolvido peloUnited States Department of Agriculture e descrito naPatente US 3.000.790 em nome de Jeanes et al., onde a açãode Xanthomonas campestris NRRL B-14!59 é bem conhecida sobreum substrato de glicose.Conforme revelado na Patente US 3.208.518, em nome dePatton, o polissacarideo iônico que caracteriza a gomaxantana é produzido por inoculação de um meio estérilcontendo aproximadamente 2% de açúcar de diversas origens,0,1% de fosfato dipotássico com Xanthomonas campestris emcondição aeróbica à temperatura de 2 4°C. 0 fermentado após72 horas é filtrado para remover as células e então diluídopara produzir uma solução a 0,075% de polissacarideo quepode ser injetado diretamente na recuperação de poçosavançados de petróleo.

Conforme revelado na Patente US 3.355.447, em nome de0'Connell, as etapas de crescimento e fermentaçãoutilizando glicose como fonte de carbono, iniciando-se cominoculação a partir das células de Xanthomonas campestris,devem ser seguidas distintamente, recomendando-se um meiode produção onde a fonte de nitrogênio é um "distiler drysolubles" e que contem sulfato de magnésio e fosfatodipotássico e é fonte de nitrogênio. Os autores, após afermentação, submetem o caldo obtido ao aquecimento à 750C,em pH 8-9, sendo esse caldo apropriado para o uso emrecuperação de poços avançados de petróleo.

Da mesma forma, conforme revelado na Patente US3.591.578, em nome de Colin et al., o aquecimento do caldode cultura a 800C ou temperatura ainda superior leva a umcaldo de fermentação diretamente aplicável em operação derecuperação de poços de petróleo de forma vantajosa emrelação ao caldo não submetido a aquecimento.

Conforme revelado na Patente US 3.801.502, em nome deHitzman, o produto de fermentação de glicose em um meioconstituído de monohidrogeno fosfato de potássio,dihidrogeno fosfato de potássio e sulfato de magnésio, portratamento do caldo fermentado com substâncias de naturezafenólica, tem sua viscosidade praticamente triplicada bemcomo a filtrabilidade desse caldo fermentado.

Conforme revelado na Patente US 3.966.618, em nome deColegrove, o uso de enzimas do tipo protease alcalina podemelhorar sensivelmente as características, tanto defiltração quanto de clarificação de um caldo de culturaresultante da fermentação de glicose com Xanthomonascampestris e outras espécies de Xanthomonas.

Conforme revelado na Patente US 4.119.546, em nome deWernau, um caldo de cultura apropriado para a utilizaçãodireta em recuperação de poços de petróleo é obtido pelafermentação de um carboidrato, uma fonte de nitrogênio, umácido assimilável do ciclo de Krebs, como ácido citrico,cálcio na forma complexada e elementos em concentração anivel de traços sendo que esse caldo final é sensivelmentelivre de materiais insolúveis que tenham partículassuperiores a 3 micra.

Conforme revelado na Patente US 4.394.447, em nome deCadmus et al., uma goma xantana substancialmente livre demateriais insolúveis e de coloração adequada, apresentandoalto teor de piruvato ligado, é produzida pela fermentaçãode Xanthomonas campestris em um meio rico em carboidrato econtendo, como fonte de nitrogênio, a substânciamonohidrogeno fosfato de diamônio a um nível de 0,15%, e deforma que o teor de fosfato do meio seja pelo menos daordem de 0,25%.

Conforme revelado na Patente US 4.182.860, em nome deLars et al., um fluido de alta performance para arecuperação avançada de poços de petróleo é obtido peloaquecimento do caldo de fermentação à temperaturas da ordemde IOO0C em condição em que a xantana correspondente estejana forma salina com ânions que podem ser cloreto,carbonato, sulfato, bicarbonato ou outros.

Respeitadas, quanto aos aspectos cinéticos, opolissacarideo é submetido às etapas de crescimento domicroorganismo e de fermentação, obtendo-se, assim, o caldode fermentação. Esse caldo de fermentação contém por voltade 2% de biopolimero e de 1,5% a 2% de células e resíduosdo processo de crescimento da xanthomonas e de produção dobiopolimero. Via de regra, o polissacarideo é precipitadocom solvente do tipo alcoólico ou submetido à ultra-filtração ou à ultra-centrifugação para a remoção dascélulas e resíduos após a etapa de pasteurização que tenhainativado essas células. Segue-se, após a precipitação elavagem, uma etapa de secagem produzindo-se o polímero em pó.

Conforme revelado nas Patentes US 4.010.071 me nome deColegrove, e US 4.119.491, em nome de Wellington, otratamento enzimático é recomendado para reduzir atendência de entupimento de polissacarídeos em sua injeçãocomo solução viscosificante na recuperação de poços depetróleo. Ambas patentes descrevem o tratamento do caldo defermentação com a enzima protease que, segundo os autores,ataca especificamente os fragmentos de paredes celulares emsuspensão no meio, reduzindo assim significativamente atendência desse caldo de cultura de entupir os poros dasreentrâncias nos depósito de petróleo conforme jámencionado.Para as diversas utilizações do polímero, a formasólida de apresentação é a desejada. Para a utilização emrecuperação de poços avançados de petróleo a forma emsolução, na concentração geralmente de 0,2% de polímeroem água é a utilizada. Essa solução deve cumprirrigorosas especificações quanto à massa molecular dopolímero, estabilidade química e biológica do polímero ede tamanho de partículas. Via de regra, tratamentosenzimáticos são utilizados para a eliminação das célulase resíduos antes da precipitação da goma xantana.Diversas condições descritas na literatura quanto ao pH,temperatura, tempo de contato e tipos de enzimas sãomencionadas.

O processo industrial contínuo para produção depolissacarídeo sob a forma de caldo concentrado, base água,resulta num produto que é utilizado diretamente na injeçãopara recuperação de petróleo em poços consideradosesgotados. O caldo de fermentação, resultado dodesenvolvimento de xanthomonas em fonte de carbono apóspasteurização, e contidas de restos de células constituídasde material particulado com efeito nefasto, com afinalidade de reduzir a injetividade desse polímero emsolução aquosa, é tratado enzimaticamente de forma que aspartículas são clivadas de maneira a não restarempartículas de diâmetro -maior do que 5 (cinco) micra. 0 usoadequado das enzimas após a etapa de pasteurização é achave para que a qualidade do caldo fermentado quanto à suacaracterística de injetividade, seja garantida, permitindo-lhe ser utilizado diretamente após diluição na recuperaçãode poços maduros de petróleo, evitando precipitar-se oproduto sólido e posteriormente dissolvê-lo, o quesignifica uma economia de energia e de operações parachegar a um produto aquoso, que já cumpre especificaçõesrigorosas para a importante operação de recuperação depoços avançados de petróleo a alto mar.

Breve descrição do desenho

A Figura 1 representa um fluxograma do processo paraprodução de polissacarideo sob a forma de caldo concentradobase água.

Descrição do Processo

No misturador ME-Ol são adicionados os ingredientes(1) para a preparação do meio de cultura de produção. Essemeio de cultura de produção (2) é transferido para ofermentador F-Ol que ainda recebe o concentrado de células(3). Nesse fermentador F-Ol estão disponíveis controladoresde processo adequados.

0 caldo fermentado (4) é enviado ao pasteurizador PAS-01, que opera em circuito fechado com o fermentador F-Ol. 0caldo pasteurizado (5), resultante da pasteurização éenviado ao reator TE-Ol ou poderá retornar para ofermentador F-O1. No reator TE-Ol é feita a enzimatizaçãodo caldo pasteurizado, sob condições controladas. 0 produtocaldo enzimatizado ainda recebe o agente bactericida nomesmo reator TE-Ol.

0 produto final desse processo, denominado de caldoconcentrado base água (6) estará disponível para otratamento final da goma xantana.

Detalhamento do Processo

Polissacarídeos base-água, uma classe de produtos daqual goma xantana e outras gomas aquo-solúveis sãorepresentantes, têm ampla aplicação em cosméticos,farmacêutica, alimentícia, têxtil e, no caso da gomaxantana apresentam um uso específico que é aquele referenteà petróleo, em diversas etapas de sua extração, seja naperfuração e completação de um poço de petróleo ou naviscosificação de águas para recuperação de poços depetróleo avançados.

A presente invenção refere-se a dados experimentaisda goma xantana, embora os procedimentos e idéias aquiapresentados sejam de igual valia também para os demaispolissacarídeos base água como representantes de umaclasse maior de biopolímeros, por si só recomendáveis porse tratarem de materiais não sintéticos e, portantopreferíveis em relação aos polímeros de naturezasintética.

Entre os demais biopolímeros base água para os quais oconteúdo dessa patente se refere, constam-se as gomascarragenana, pululana, pectinas, quitosana solúvel ealgumas gelatinas aquo-solúveis, nos aspectos especialmenterelacionados a procedimentos enzimáticos utilizáveis em suaoperação industrial e aos aspectos gerais de açãomicrobiológica aqui descritos, especificamente para gomaxantana.

A goma xantana é um polissacarídeo hidrofílico obtidopela fermentação de nutrientes adequados à base decarboidratos pela ação de microorganismos específicosespecialmente pertencentes ao gênero Xanthomonas.

0 colóide hidrofílico de Xanthomonas campestris é umheteropolissacarídeo microbial que contém glicose, manose,ácido glicurônico, radical 0-acetil ligado à manose centrale piruvato ligado por ligação acetal à manose lateral, numaproporção de 2:2:1:1:0,5.

Enquanto Xanthomonas campestris é a bactéria preferidapara o propósito de síntese do biopolímero goma xantana,outras espécies de Xanthomonas podem também ser utilizadastais como Xanthomonas begoniae, Xanthomonas tranlucens,Xanthomonas vasculorum, Xanthomonas malvacearum,Xanthomonas carotae, Xanthomonas incanae, Xanthomonasphaseoli, Xanthomonas vesicatoria, Xanthomonaspapavericola, Xanthomonas hedrae.

A goma xantana é obtida por crescimento de Xanthomonascampestris, ou outras espécies, em meio de cultura YMseguido do desenvolvimento do polissacarídeo em meio à basede K2HPO4 e MgSO4. 0 substrato para as etapas de crescimentoe de produção é a sacarose ou outros carboidratos isoladosou em conjunto que podem ser utilizados (esse processoocorre em (3)).

Após desenvolvimento e produção do polissacarídeo gomaxantana, o caldo fermentado é submetido à pasteurização.Esse caldo de fermentação tem viscosidade de 3000 a 6000 Cp(esse processo ocorre também no fermentador F-01).

O caldo pasteurizado é submetido a tratamento com umaenzima da família das poligalacturanases ao teor de 80 a240 ppm , melhor 90 a 150 ppm , ainda melhor 95 a 120 ppm,à temperatura de 26°C a 64°C, melhor de 35°C a 45°C e aindamelhor de 42°C a 48°C por tempo definido de 1 até 8 horas,melhor de 3 a 7 horas, melhor ainda de 4 a 6 horas. Apósesse período, adiciona-se uma segunda enzima da família dasproteases ao teor aproximado de 10 a 1000 ppm da mesmaforma e prosseguindo a agitação do caldo a temperatura 42°Ca 48°C, e no mesmo pH, por mais 3 a 5 horas (esse processoocorre no reator TE-Ol).

Com esse tratamento, os debris e resíduos de células eexcrementos dos microorganismos gerados em seu crescimentoe ação de metabolização, são eliminados e o caldo alcançatransparência expressa em HAZEM praticamente a 100%indicando a eliminação de todas as partículas queconstituíam os resíduos celulares indicados acima. A esseprocesso de tratamento a enzimas, denominamos deenzimatização.

Essa solução, após tratamento enzimático, recebe umbactericida como formol ou outra substância para permitirsua conservação (adição de bactericida ocorrendo no reator TE-Ol).

As enzimas utilizadas no processo são produtoscomerciais. Em termos desta invenção, optou-se pelasenzimas fornecidas pela empresa AB Enzimas BrasilComercial Ltda. ligada à AB Enzymes GmbH, empresa anglogermânica.

As enzimas foram usadas em solução e da forma com queforam recebidas do fabricante especializado. A escolha daconcentração de enzima a ser utilizada, ou seja, do volumede solução de enzima a ser aplicado em cada ensaio foiefetuada em função dos dados do fabricante quanto à suaatividade e ensaios prévios da performance individual decada agente enzimático utilizado isoladamente ou emconjunto.

Optou-se finalmente por adotar o volume constante de40 ml da solução de enzima para todas as enzimas utilizadase para todas as operações realizadas, o que corresponde a1000 PPM V/V da solução comercial do preparado enzimáticoadicionados ao caldo fermentado (40 ml de enzima em 40litros de caldo fermentado).

As enzimas envolvidas são do tipo proteases egalacturanases. A protease utilizada foi a COROLASE® 9 daAB Enzimas Ltda. Tal preparado enzimático apresenta umaatividade mínima declarada de 840 uhb g-1. Duaspoligalacturanases foram utilizadas quais sejam a ROHAPECT®DA12L e a ROHAPECT® MA Plus. A ROHAPECT® DA12L apresentauma atividade declarada de 50 PA. A ROHAPECT® MA Plusapresenta uma atividade declarada de 55 PA.

A unidade PA é o valor recíproco da quantidade emquilos requerida para depectinizar 100 litros de um suco demaçã padrão sob condições padrões (50 °C, pH 3,2; 1 hora).

Como dito acima, as soluções dessas enzimas foramsempre usadas a 1000 PPM (40 ml adicionados para 40 litrosdo meio de cultura no reator). Os tempos de ação deenzimas, sejam aplicadas isoladamente, sejam em conjunto,foi sempre de 5 horas.

Um caldo de fermentação típico é uma soluçãopseudoplástica contendo entre 0,5 a 4% em peso dopolissacarídeo biossintético, juntamente com pequenasquantidades de sais, carboidrato não reagido, células deXanthomonas e outros "debris" insolúveis presentesnormalmente na faixa de concentração de massa de 0,6 a2,5%. Os sólidos insolúveis são difíceis de serem removidosdo caldo que contém o biopolímero, e a presença dessesmateriais insolúveis faz com que essa suspensão tenha umacaracterística opaca ao invés de transparente. Para boaparte das aplicações de goma xantana, o fato de o caldo defermentação não ser transparente é altamente indesejável.Por exemplo, essas pequenas partículas tendem a entupir osporos das formações subterrâneas ou submarinas onde opetróleo está confinado quando a goma xantana é usada naviscosificação de fluido aquoso usado na recuperação deóleo de reservatórios de petróleo já maduros.

Em um processo típico para clarificação de um meio decultura de fermentação de Xanthomonas, este é tratado comágua para reduzir a viscosidade, sendo opcionalmente, asolução, suficientemente diluída, filtrada para remoçãodos sólidos em suspensão. Um sal como cloreto de potássioe um não solvente tal como metanol, etanol ou isopropanolsão adicionados ao meio de cultura para flocular a goma naforma potássica sendo a goma então recuperada porcentrifugação ou outra técnica de separaçãosólido/liquido. Subseqüentes passos de dissolução,reprecipitação e lavagem são normalmente utilizadas. Emprocessos dessa natureza o solvente alcoólico é recuperadoe reciclado.

Os carboidratos, fontes de carbono na fermentação combactérias do gênero Xanthomonas, podem ser glicose,sacarose, frutose, galactose, amido solúvel, amido demilho, e outros. Tais carboidratos não são utilizadosnecessariamente em forma refinada, podendo-se usar melaçoou outras fontes com alto teor de carboidratos.

Na maioria dos casos, o biopolímero formado porfermentação em solução é separado do meio aquoso porprecipitação ou secagem sendo recuperado no estado sólido.

No processo apresentado nessa patente o produto é ocaldo concentrado base água sem a precipitação dobiopollmero sólido nele contido.

Esse caldo aquoso concentrado tem aplicação direta narecuperação terciária de petróleo.

Economia significativa de toda a etapa de precipitação,secagem e armazenagem em silos é trazida por esse processoem que o produto é o polissacarideo base água na forma decaldo concentrado.

Os exemplos listados a seguir apresentam dados-chavedesta invenção, sendo que a ordem de reagentes,quantidades, condições experimentais são apenas indicaçõesdesses exemplos e não devem ser consideradas como fatoresde restrição à aplicação dessa invenção somente àscondições aqui mencionadas.

Cada resultado de ensaio dos quatro ensaiosmencionados no pedido de patente é, na verdade, a média devinte e duas operações em continuo, em que todos osparâmetros foram mantidos constantes.

Os valores de absorbância das soluções após tratamentoenzimático para cada ensaio estão representados nas tabelasde 2 a 5 referentes, respectivamente aos ensaios 1, 2, 3 e 4.

Os valores de Hazem de cada solução envolvida estãotambém representados nessas mesmas tabelas.

A curva de resposta das absorbâncias a 630 nm emfunção da concentração de células está também representadana tabela 1 a seguir.

Os dados mostram as melhorias na transparência obtidasem função do tratamento enzimático.

Os valores que foram apresentados no pedido de patentesão os valores médios desses vinte e quatro ensaios paracada exemplo e que estão indicados nas tabelas 2 a 5.Tabela 1: Teor de células X absorbância a 630 NM

<table>table see original document page 14</column></row><table>

A faixa de linearidade dessa curva se estabelece de0,50 a 3,00 g/kg de solução.

Na faixa de linearidade, a curva de absorbância χconcentração em gramas /kg fornece o coeficiente linear e ocoeficiente angular que foram introduzidos no aparelho emlinha, a curva tem o coeficiente de correlação de 0,9999.

Muitos dos valores que constam nas tabelas 2 a 5, nosexemplos a seguir, se colocam fora da faixa de linearidadede medida. Assim, quando as tabelas apresentam valores deconcentração de células superiores a 3,00 g/kg, essesrepresentam apenas estimativas do valor real jã que estãofora da faixa de linearidade da curva absorbância χconcentração de células.

Exemplo 1

Preparação do inóculo

Células de Xanthomonas campestris de procedência dacoleção ATCC, derivada de B-1459, selecionadas por diversasrepicagens e conservadas em meio de crescimento YM,conforme mencionado no estado da técnica, composto delevedura, malte, ágar e peptona em frasco do tipo Ependorfforam integralmente transferidas para dois Erlemeyers de400 ml contendo, cada um deles, 100 ml de meio YM edeixados crescer por 48 a 96 horas a 26°C a 30°C em shaker.

Esse material foi conservado em geladeira (2).

Produção do biopolímero (F-Ql).

Em um reator de 50 litros dotado de agitaçãomagnética, sensores de oxigênio, pH, dióxido de carbono,medidores de vazão de ar, foram introduzidos após assepsiaplena, 40 litros do meio de produção consistindo de K2HPO4,100 g; MgSO4.7H20, 4 g; CaCO3, 0,4 g; (NH4)2SO4, 40 g; ÁcidoCitrico, 40 g; H3BO3, 20 ml de solução 0,3%; Fe2Cl3.6H20,20 ml de solução 0,24%; ZnSO4.7H20, 20 ml de solução 0,6%em água contendo 800 g de sacarose (2%). A agitação foimantida a 280 rpm por todo o processo. 0 pH foi ajustado a7,2 com NaOH 4M e a pasteurização do meio a 115 0C foirealizada por 25 min.

Após a temperatura atingir 28°C estando o pH a 7,11 esendo os teores de CO2 = 1,44 mg/l e O2 = 8,96 mg/l e avazão de ar aproximadamente 10 Nl/min, adicionou-se 4litros do inóculo preparado conforme indicado acima.

As condições de agitação e aeração foram mantidas por91 horas à temperatura de 28-30°C. Em todo o processoverifica-se que o teor de oxigênio medido está na faixa de1 a 2 mg/l. 0 teor de dióxido de carbono na faixa de 20 a60 mg/l. Nenhum controle externo de pH é aplicado, tendoele variado na faixa de 7 à 4,58 até o fim do processofermentativo. 0 teor de CO2 mantendo-se de 1 até 25 mg/l eo teor de oxigênio na faixa de 2 até 8 mg/l.O caldo fermentado apresentou, ao final da fase deprodução, uma viscosidade de 4720 Cp (6 RPM). Esse caldo decultura contém teor baixo de sacarose em excesso ainda nãoconsumida.

O produto separado por precipitação com isopropanol,expressamente para poder ser analisado na forma de gomaxantana seca, apresenta teor de ácido pirúvico ligado daordem de 2,56%.

A seguir, o caldo -fermentado foi pasteurizado a 115°Cpor 45 minutos.

Após isso, foram adicionados 4 0 ml de solução deenzima protease coralase 7089 (AB ENZIMES) e o meio foimantido entre 45 e 550C por cinco horas.

Nos exemplos de 2 a 4, a preparação do inóculo, aprodução do biopolímero, a pasteurização e a adição debiocida foram conduzidos da mesma forma que no Exemplo 1.

Diferenças existem na parte de ação enzimática.

Após isso, foram adicionados 2 5 ml de um biocida,solução a 20% (100 ppm) de formol.

Tabela 2: Valores Experimentais do Exemplo 1

<table>table see original document page 16</column></row><table>Valor médio de Hazen inicial = 220

Valor médio de Hazen final = 112 (Valor reduzido a 40,5% do valor inicial)

Redução no valor de Hazen = 50,5% em relação ao valorinicial valor médio de concentração de células final= 0,85g/kg de caldo fermentado.

Exemplo 2

Mantendo as mesmas condições reacionais do exemplo 1,adicionou-se 40 ml de solução de enzima protease coralase(Tipo 2) e o meio foi mantido entre 45°C e 55°Ç por cincohoras. Após isto, foram adicionados 40 ml de solução deenzima poligalacturanase ma roapect dagl(AB Enzimes) e omeio foi mantido entre 45°C e 55°C por cinco horas.

Tabela 3: Valores Experimentais do Exemplo 2

<table>table see original document page 17</column></row><table>

Valor médio de Hazen inicial = 220

Valor médio de Hazen final = 87 (Valor reduzido a 39% do valor inicial)

Redução no valor de Hazen = 61% em relação ao valor inicial

Valor médio de concentração de células final = 0,7g/Kgde caldo fermentado.

Exemplo 3

Mantendo as mesmas condições reacionais do exemplo 1,adicionou-se 40 ml de solução de enzima protease coralase(Tipo 1) e o meio foi mantido entre 450C e 550C por cincohoras. Após isto, foram adicionados 40 ml de solução deenzima poligalacturanase ma roapect dagl (AB Enzimes) e omeio foi mantido entre 450C e 550C por cinco horas.

Tabela 4: Valores Experimentais do Exemplo 3:

<table>table see original document page 18</column></row><table>

Valor médio de Hazen inicial = 220

Valor médio de Hazen final = 10 (Valor reduzido a 4%do valor inicial);

Redução no valor de Hazen = 96 % em relação ao valorinicial;

Valor médio de concentração de células final = 0,2g/kg de caldo fermentado.

Exemplo 4

Mantendo as mesmas condições reacionais do exemplo 1,adicionou-se 40 ml de solução de enzima protease coralase7089 (AB Enzimes) e 40 ml de solução de enzimapoligalacturanase roapect ma plus (AB Enzimes) e o meio foimantido entre 450C e 550C por cinco horas.

Tabela 5: Valores Experimentais do Exemplo 4:

<table>table see original document page 19</column></row><table>

Valor médio de Hazen inicial = 220

Valor médio de Hazen final = 29 (Valor reduzido a 13%do valor inicial)

Redução no valor de Hazen = 87% em relação ao valorinicial

Valor médio de concentração de células final = 0,3g/Kgde caldo fermentado.

Medidas de transparência dos caldos fermentados

0 teor de células é medido por absorbância da soluçãoa 630 nm padronizado contra curva de resposta estabelecidacom células de Xanthomonas submetidas à etapa decrescimento, pasteurização e depois secas em estufa à 105-IlO0C até peso constante. Esse material, em forma de massaseca, foi mantido em dessecador e utilizado para aquantificação de células nos meios de crescimento e deprodução, por sua medida de absorbância a 630 nm.

A medida de HAZEN foi também utilizada, em cada caso,correlacionando-se os valores de absorbância a 630 nm com ovalor de Hazen de cada suspensão.

Uma testemunha do processo exemplo 1, não tratadoenzimaticamente apresentou o valor HAZEN igual a 220 medidodiretamente.

O caldo correspondente ao exemplo 1 apresentou o valor112, o que correspondeu a um aumento de transparência emrelação à testemunha de 50,5%.

O caldo correspondente ao exemplo 2 apresentou o valor87, o que correspondeu a um aumento de transparência emrelação à testemunha de 61%.

O caldo correspondente ao exemplo 3 apresentou o valor10, o que correspondeu a um aumento de transparência emrelação à testemunha de 96%.

O caldo correspondente ao exemplo 4 apresentou o valor29, o que correspondeu a um aumento de transparência emrelação à testemunha de 87%.

Em todos os casos observa-se que a ação conjunta depoligalacturanase e de protease reduz o teor de células avalores inferiores a 50% e transparência HAZEN dassuspensões é levada a valores superiores a 85%.

Observação Geral

Em todos os ensaios dos quatro exemplos acima, osvalores de absorbância iniciais estão, fora da faixa delinearidade da curva de resposta. Por isso não foicalculada uma taxa de redução baseada na concentração decélulas. No que diz respeito ao teor de células é evidentea redução que pode ser vista em valores caindo de 3,4g/kg avalores de 0,2, 0,4 g/kg nos diversos ensaios dos quatroexemplos apresentados.Assim, a quantificação pelo teor de células tambémdemonstra, ao menos semi-quantitativamente, a eficiência dotratamento às enzimas aqui apresentado em função daconcentração de células sendo a expressão de redução dosdebris e células mortas tomada apenas para o valor de Hazene não para o valor de quantificação de células.

Com o valor de Hazen, resultados de remoção de célulase debris tem os valores médios indicados em cada um dosensaios, chegando a cair a 4% do valor da testemunha para oexemplo 4 e aos valores indicados nos demais exemplos quesugerem também os significativos valores de ganho emtransparência por cada um dos procedimentos.

Evidentemente, aspectos econômicos, de praticidade deoperação, de tempo de processo e outros ponderam para aescolha do sistema enzimático a ser adotado na unidadeindustrial.

Claims

1. Processo industrial para produção depolissacarideo sob a forma de caldo concentrado base águacaracterizado pelo fato de possuir as seguintes etapas:a) obtenção do polissacarideo hidrofilico através dafermentação de nutrientes adequados à base de carboidratospela ação de microorganismos específicos especialmentepertencentes ao gênero Xanthomonas;b) pasteurização do caldo fermentado;c) enzimatização do caldo pasteurizado primeiramentecom enzima da família das galacturanases e posteriormentecom enzima da família das proteases; ed) tratamento da solução enzimatizada com umbactericida.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que dentre os polissacarídeosempregados encontram-se as gomas xantana, carragenana,pululana, pectinas, quitosana solúvel e algumas gelatinasaquo-solúveis.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o polissacarideo preferido éa goma xantana.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1,car ac ter i zado pelo fato de que os microorganismospertencentes ao gênero Xanthomonas incluem Xanthomonascampestris, Xanthomonas begoniae, Xanthomonas tranlucens,Xanthomonas vasculorum, Xanthomonas malvacearum,Xanthomonas carotae, Xanthomonas incanae, Xanthomonasphaseoli, Xanthomonas vesicatoria, Xanthomonaspapavericola, Xanthomonas hedrae.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que o microorganismo preferidopara a síntese da goma xantana é a Xanthomonas campestris.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o caldo pasteurizado possuiuma viscosidade de 3000 a 6000 Cp.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o caldo, após ação depasteurização, é tratado com enzimas Poligalacturanase eProtease em duas etapas em série às concentrações,temperaturas e duração adequadas.

8. Processo, de- acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que o caldo pasteurizado ésubmetido primeiramente à ação da enzima poligalacturanasecom um teor de 80 a 240 ppm , melhor 90 a 150 ppm, aindamelhor 95 a 120 ppm, à temperatura de 26°C a 64 °C, melhorde 35 0C a 45°C e ainda melhor de 42°C a 48°C por tempodefinido de 1 até 8 horas, melhor de 3 a 7 horas, melhorainda de 4 a 6 horas.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que após a enzimatização com apoligalacturanase, o caldo é submetido à ação da enzimaprotease com um teor de 10 a 1000 ppm.

10. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de queapós o tratamento com as enzimas, o caldo é agitado atemperatura 42 0C a 48°C, e no mesmo pH, por mais 3 a 5horas.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a solução enzimatizada étratada com uma bactericida, tal como formol.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de ser um processo continuo.