Produção de pigmento vermelho por Monascus ruber em escala piloto: projeto conceitual e especificações de processo

Abstract

A cor é uma das principais características na escolha de um alimento, isto porque influencia na sensação de características como aroma, sabor e textura. A fim de ressaltar a coloração dos alimentos, indústrias buscam por corantes ou pigmentos, tendo origem tanto natural quanto sintética. O uso de corantes artificiais, devido à sua estabilidade e baixo custo de produção, ainda prevalece no cenário fabril, porém a busca por substâncias naturais nos últimos anos vem crescendo, em paralelo com a percepção dos consumidores para o consumo de alimentos mais seguros e saudáveis. Desta forma, uma alternativa interessante para a indústria de alimentos é o uso de pigmentos naturais produzidos por microrganismos, também chamados de biopigmentos. O fungo Monascus é usado para produção de pigmentos inclusive o pigmento vermelho, tendo em vista a alta segurança, a facilidade de produção, boa solubilidade e, sendo assim, uma rota alternativa de produção de corantes naturais. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo utilizar de dados disponíveis na literatura para desenhar um projeto conceitual em escala piloto para a produção industrial deste biopigmento a partir de resíduos da indústria de produção de arroz, além de apresentar o detalhamento do processo. Dois cenários de downstream foram avaliados para o processo: secagem do caldo fermentado com o fungo por spray dryer e separação e purificação do corante. Foram realizadas simulações utilizando o software SuperPro Designer® para as duas situações avaliadas. Os resultados foram obtidos por meio do balanço de massa em um biorreator de 1000 L em uma escala piloto e, assim, possibilitou conhecer o consumo de matérias-primas e utilidades de uma produção de biopigmento. Neste sentido, utilizando como fontes de alimentação a biomassa, glicose e glicina no biorretator principal, durante 96 h, à 30 °C, os resultados indicaram que para o cenário 1 a produção de foi de 9,77 kg/batelada de uma mistura em pó contendo 0,11 kg de pigmento e para o cenário 2 a produção foi de 289,14 kg/batelada de uma suspensão apresentando 0,07 kg de pigmento. Concluiu-se que o processo produtivo de pigmento vermelho a partir de Monascus ruber e farelo de arroz apresentou resultados satisfatórios quando comparados a dados da literatura. Porém, mais estudos precisam ser realizados a fim de comprovar sua viabilidade econômica.

Color is one of the main characteristics when choosing a food, because it influences the sensation of characteristics such as aroma, flavor and texture. In order to emphasize the coloring of foods, industries look for dyes or pigments, having both natural and synthetic origin. The use of artificial colors, due to their stability and low production cost still prevails in the manufacturing scenario, however the search for natural substances in recente years has been growing, in parallel with the perception of consumers for the consumption of safer and healthier foods. Thus, an interesting alternative for the food industry is the use of natural pigments produced by microorganisms, also called biopigments. The Monascus fungus is used for the production of pigments including red pigment, in view of the high safety, ease of production, good solubility and, therefore, an alternative route for the production of natural dyes. In this sense, this work aimed to use data available in the literature to design a pilot scale conceptual project for the industrial production of this biopigment from residues from the rice production industry, in addition to presenting the details of the process. Two downstream were evaluated for the process: drying of the fermented broth with the fungus by spray dryer and separation and purification of the dye. Simulations were performed using the SuperPro Designer® software for the two situations evaluated. The results were obtained through the mass balance in a 1000 L bioreactor on a pilot scale and, thus, made it possible to know the consumption of raw materials and utilities, as well as the equipment of a biopigment production. In this sense, using biomass, glucose and glycine in the main biorettor for 96 h, at 30 ° C, the results indicated that for scenario 1 the production was 9.77 kg / batch of a mixture in powder containing 0.11 kg of red pigment and for scenario 2 the production was 289.14 kg / batch of a solution containing 0.07 kg of liquid red pigment. It was concluded that the production process of red pigment from Monascus ruber and rice bran presented satisfactory results when compared to literature data. However, more studies need to be carried out in order to prove its economic viability.