Resumo: Para reduzir os problemas ambientais, a indústria de papel e celulose vem buscando alternativas para seus processos de branqueamento através da tecnologia enzimática. Desta forma, xilanases tem sido empregadas durante o processo de pré-branqueamento de polpas Kraft, com intuito de diminuir a carga de cloro utilizada nas etapas subseqüentes. Xilanases ativas a altas temperaturas (acima de 45 °C) e pH alcalino possuem elevado potencial de aplicação em branqueamento de polpas de papel, já que podem ser introduzidas livremente nos diferentes estágios do processo sem a necessidade de drásticas etapas de resfriamento ou ajustes de pH. Bactérias são aptas a produzir enzimas que atuam nestas condições, tornando atrativo o estudo da produção de xilanase por Bacillus pumilus. Para viabilizar a aplicação de xilanases em larga escala é necessário que esta seja obtida com alta produtividade e baixo custo. Neste trabalho foram investigadas as condições de produção de xilanases alcalinas por B. pumilus em fermentação submersa. O meio de cultivo foi estudado por planejamento estatístico, objetivando maximizar a produção de xilanases em frascos agitados. Após determinar as melhores condições de cultivo, um biorreator com volume útil de 2L foi utilizado para produzir a quantidade necessária de enzima para aplicação nos testes de branqueamento. A maior produção da enzima em frascos agitados (129 U/mL) foi verificada no ponto central do segundo planejamento experimental em 20 horas de fermentação, o qual apresentava 3% xilana, 0,6% peptona, 0,15% sulfato de amónio e pH 9,5. Foi verificado que a produtividade aumentou (170 U/mL em 10 horas) quando a enzima foi produzida em biorreator de 2 L, evidenciando o potencial do B. pumilus para a produção de xilanases alcalinas e termofílicas. Quanto a aplicação da enzima no pré-branqueamento de polpas Kraft, foi verificado uma deslignificação de 26% quando a polpa foi tratada com xilanases na dosagem de 50U/g polpa seca, resultado superior aos encontrados na literatura. Ver menos

Abstract: Environmental concerns, have put a restriction on the usage of chlorine during bleaching process in the paper and pulp industry. Therefore, xylanase pretreatment has been used to lower bleaching chemical consumption. Enzymes which are active under alkaline conditions and higher temperatures, have great potential for industrial application, such as the bleaching process, without any need for cooling or changes in pH and with the advantage in lowering the release of polluting organic chlorine compounds. Bactérias are able to produce enzymes that act in these conditions, than being attractive xylanase production by Bacillus pumilus. For industrial large scale aplication, the enzyme should be obtained with high productivity and low cost. This work investigated the optimal conditions of alkaline xylanases produced by B. pumilus in submerged fermentation. The culture media was studied by statistical factorial design, aiming to increase the xilanases production. The best conditions were applied in 2L bioreactor to produce the enzyme necessary for application in bleaching process. The highest xylanase production in culture flasks (129 U/mL) was obtained at central point of the second factorial design in 20 hours of fermentation, which contained 3% xylan, 0.6% peptone, 0.15% ammonium sulfate and pH 9.5. It was observed that the productivity increased (170 U/mL in 10 hours) when the enzyme was produced in 2 L biorreator, evidencing the potential of the B. pumilus for the production of thermophilic and alkaline xylanases.
The effect of xylanase treatment (50U/g pulp) on hardwood pulp was significant. A decrease of 2.5 units in kappa number was achieved (26% of delignification) suggesting that the xylanase from B. pumilus has a great potential in kraft pulp bleaching. Ver menos