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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39859| Título: | Fracionamento do caldo fermentado de kombucha por coluna de troca iônica |
| Título(s) alternativo(s): | Fractionation of fermented kombucha broth by ion exchange column |
| Autor(es): | Santos, William Junior Ribeiro dos |
| Orientador(es): | Anschau, Andréia |
| Palavras-chave: | Alimentos fermentados Troca iônica Centrifugação Fermented foods Ion exchange Centrifugation |
| Data do documento: | 3-Out-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Dois Vizinhos |
| Citação: | SANTOS, William Júnior Ribeiro dos. Fracionamento do caldo fermentado de kombucha por coluna de troca iônica. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Dois Vizinhos, 2025. |
| Resumo: | A produção de biomoléculas vem aumentando significativamente nos últimos anos, devido à sua grande demanda como coadjuvantes de setores alimentícios, farmacêuticos e biotecnológicos. Atrelado a isso, o custo de produção e principalmente de purificação podem atingir patamares praticamente inviáveis. Com isso, tem-se buscado alternativas que visam a redução dos custos por meio de novas estratégias de produção e separação, empregando culturas multivariáveis com boa capacidade de produção desses compostos e a utilização de tecnologias versáteis de separação de alta qualidade por compensação ionizante. Este trabalho teve como objetivo fracionar o caldo fermentado de uma cultura multivariável (Kombucha) em soluções distribuídas por cargas iônicas, empregando resinas de troca iônica comerciais. Para isso, foram realizados cultivos do Kombucha para a obtenção de seu caldo fermentado, seguido de uma separação primária por centrifugação e recuperação do sobrenadante. Em seguida, foi conduzido o fracionamento em colunas catiônicas e aniônicas, monitorando-se as etapas de carregamento, extração, eluição e regeneração. O processo foi caracterizado quanto ao teor de sólidos solúveis totais, acidez total titulável, pH, condutividade elétrica, sais dissolvidos, teor alcoólico, biomassa residual e biofilme (SCOBY). Os resultados da cinética de fermentação evidenciaram variações progressivas nos parâmetros físico-químicos, com redução do pH de valores iniciais próximos a 4,1 para cerca de 2,9 ao final do cultivo, associada ao aumento da acidez titulável de 0,29 mEq/L para valores acima de 3,2 mEq/L. A condutividade elétrica, que inicialmente variava em torno de 194 µS/cm, alcançou valores próximos a 619 µS/cm, refletindo o acúmulo de eletrólitos durante a fermentação. O processo de fracionamento por troca iônica mostrou-se relativamente eficaz, com resultados de 98% de extração e 50% de recuperação para colunas catiônicas, enquanto a coluna aniônica apresentou extração de 55% e recuperação de 99% durante a eluição, indicando a liberação de compostos retidos. As variações de condutividade, pH e sólidos solúveis ao longo das corridas confirmaram a separação seletiva de eletrólitos em suas respectivas cargas. Assim, conclui-se que o emprego de resinas de troca iônica constitui uma alternativa eficiente e escalável para o fracionamento do caldo fermentado do Kombucha, permitindo a obtenção de frações enriquecidas com diferentes metabólitos. Os resultados reforçam o potencial biotecnológico dessa abordagem para aplicações industriais, ao combinar baixo custo operacional, seletividade de separação e viabilidade ambiental. |
| Abstract: | The production of biomolecules has increased significantly in recent years due to their high demand as coadjuvants in the food, pharmaceutical, and biotechnological sectors. However, production costs, particularly those related to purification, can reach practically unfeasible levels. Therefore, alternatives have been sought to reduce costs through new production and separation strategies, employing multivariable cultures with high biosynthetic capacity and the use of versatile, high-quality separation technologies based on ion-exchange compensation. In this context, the aim of this study was to fractionate the fermented broth of a multivariable culture (Kombucha) into solutions distributed by ionic charges, using commercial ion-exchange resins. For this purpose, Kombucha cultures were prepared to obtain the fermented broth, followed by a primary separation by centrifugation and recovery of the supernatant. Subsequently, fractionation was performed using cationic and anionic columns, monitoring the steps of loading, extraction, elution, and regeneration. The process was characterized according to the content of total soluble solids, total titratable acidity, pH, electrical conductivity, dissolved salts, alcohol content, residual biomass and biofilm (SCOBY). The fermentation kinetics revealed progressive variations in physicochemical parameters, with a reduction in pH from initial values close to 4.1 to approximately 2.9 at the end of cultivation, associated with an increase in titratable acidity from 0.29 mEq/L to values above 3.2 mEq/L. Electrical conductivity, which initially varied around 194 µS/cm, reached values close to 619 µS/cm, reflecting the accumulation of electrolytes during fermentation. The ion-exchange fractionation process proved relatively effective, with results of 98% extraction and 50% recovery for cationic columns, while the anionic column showed 55% extraction and 99% recovery during elution, indicating the release of retained compounds. Variations in conductivity, pH, and soluble solids throughout the runs confirmed the selective separation of electrolytes according to their respective charges. Thus, it can be concluded that the use of ion-exchange resins is an efficient and scalable alternative for the fractionation of kombucha fermented broth, allowing the recovery of fractions enriched with diferente metabolites. The results highlight the biotechnological potential of this approach for industrial applications, combining low operational cost, separation selectivity, and environmental viability. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39859 |
| Aparece nas coleções: | DV - Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia |
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