Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Laís Portugal Rios da Costa
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14611
Resumo: Xylitol is a five-carbon polyalcohol presented in many fruits and vegetables, as well as yeasts, lichens and mushrooms. It is a white crystalline powder and odorless sweetener. Compared to sucrose, it has similar sweetness and reduced caloric value, besides being independent of insulin for its metabolizing, so it is tolerated by diabetics. Xylitol can be obtained by solid-liquid extraction, chemical reduction of xylose and biotechnological conversion of xylose. The low concentration of naturally occurring xylitol (less than 0.9 g/100 g) makes solid-liquid extraction process economically impracticable. The catalytic reduction of xylose offers high yields, but suffers disadvantages mainly due to extensive intermediate purification steps and huge energy requirements, which makes the overall process very expensive. The disadvantages in the conventional method of xylitol production and the market growth over the last years have motivated researches looking for alternative ways of obtaining this product. One of the most attractive processes is microbiological route, which uses microorganisms (yeasts, bacteria and filamentous fungi) with capacity to assimilate and ferment xylose. Xylose is obtained by treating methods of lignocellulosic materials, such as hydrolysis. Sugarcane bagasse is a highly lignocellulosic residue produced in Brazil as a result of the intense sugar-alcoholic activity and it can be used in xylitol production. Thus, this study aimed to simulate and evaluate batch production of xylitol by fermentation using Scilab, a free software for numerical computation. This was possible by defining kinetics for substrate consumption (xylose), cell growth (yeast) and product accumulation (xylitol) and by resolution of the ordinary differential equations resulting system. The kinetic model used was proposed by Mohamad et al. (2016) in the study of xylitol production by fermentation of pure xylose by Candida tropicalis and was suitable to this process. The simulation of data obtained by Arruda (2011) in the fermentation of detoxified hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse by Candida guilliermondii resulted in many divergences between experimental values and those predicted by the mathematical model. The kinetic model was suitable only at the beginning of the fermentation process, but it is promising in the prediction of xylitol formation from hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse. Studies indicate that this process is a satisfactory alternative for xylitol obtaining, but still needs a better understanding.
id SCAR_49906d93402adb0e6ea23ce7f62acba0
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/14611
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str 4322
spelling Pereira, Laís Portugal Rios da CostaLima, Alice Medeiros dehttp://lattes.cnpq.br/0038936541518854http://lattes.cnpq.br/8648684269387357c318bb4b-6807-4c8e-a19f-c5fb4608ac892021-07-16T12:31:15Z2021-07-16T12:31:15Z2017-12-11PEREIRA, Laís Portugal Rios da Costa. Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14611.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14611Xylitol is a five-carbon polyalcohol presented in many fruits and vegetables, as well as yeasts, lichens and mushrooms. It is a white crystalline powder and odorless sweetener. Compared to sucrose, it has similar sweetness and reduced caloric value, besides being independent of insulin for its metabolizing, so it is tolerated by diabetics. Xylitol can be obtained by solid-liquid extraction, chemical reduction of xylose and biotechnological conversion of xylose. The low concentration of naturally occurring xylitol (less than 0.9 g/100 g) makes solid-liquid extraction process economically impracticable. The catalytic reduction of xylose offers high yields, but suffers disadvantages mainly due to extensive intermediate purification steps and huge energy requirements, which makes the overall process very expensive. The disadvantages in the conventional method of xylitol production and the market growth over the last years have motivated researches looking for alternative ways of obtaining this product. One of the most attractive processes is microbiological route, which uses microorganisms (yeasts, bacteria and filamentous fungi) with capacity to assimilate and ferment xylose. Xylose is obtained by treating methods of lignocellulosic materials, such as hydrolysis. Sugarcane bagasse is a highly lignocellulosic residue produced in Brazil as a result of the intense sugar-alcoholic activity and it can be used in xylitol production. Thus, this study aimed to simulate and evaluate batch production of xylitol by fermentation using Scilab, a free software for numerical computation. This was possible by defining kinetics for substrate consumption (xylose), cell growth (yeast) and product accumulation (xylitol) and by resolution of the ordinary differential equations resulting system. The kinetic model used was proposed by Mohamad et al. (2016) in the study of xylitol production by fermentation of pure xylose by Candida tropicalis and was suitable to this process. The simulation of data obtained by Arruda (2011) in the fermentation of detoxified hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse by Candida guilliermondii resulted in many divergences between experimental values and those predicted by the mathematical model. The kinetic model was suitable only at the beginning of the fermentation process, but it is promising in the prediction of xylitol formation from hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse. Studies indicate that this process is a satisfactory alternative for xylitol obtaining, but still needs a better understanding.O xilitol é um poliálcool de cinco carbonos presente em diversas frutas e vegetais, bem como em leveduras, líquens e cogumelos. Trata-se de um adoçante na forma de pó cristalino branco e inodoro. Quando comparado à sacarose, apresenta poder adoçante semelhante e valor calórico reduzido, além de independer de insulina para sua metabolização, sendo, portanto, tolerado por diabéticos. O xilitol pode ser obtido através de extração sólido-líquido, redução química da xilose e conversão biotecnológica da xilose. A baixa concentração do xilitol encontrado naturalmente (inferior a 0,9g/100g) faz com que o processo de extração sólido-líquido seja economicamente inviável. Já a redução catalítica da xilose oferece altos rendimentos, mas sofre desvantagens em razão de extensas etapas de purificação intermediárias e enormes requisitos de energia, principalmente, o que torna o processo global muito caro. As desvantagens no método convencional de produção de xilitol e o crescimento do mercado ao longo dos últimos anos têm motivado a busca por vias alternativas de obtenção desse produto. Um dos processos mais atrativos é a via microbiológica, que utiliza microrganismos (leveduras, bactérias e fungos filamentosos) com capacidade de assimilar e fermentar xilose. A xilose é obtida por meio de métodos de tratamento de materiais lignocelulósicos, como a hidrólise. O bagaço de cana de açúcar configura-se como um resíduo lignocelulósico altamente produzido no Brasil em decorrência da intensa atividade sucroalcooleira, podendo ser aproveitado na produção de xilitol. Tendo isso em vista, este trabalho objetivou simular e avaliar a produção de xilitol (em batelada) por via fermentativa utilizando o Scilab, um software livre para computação numérica. Isso foi possível através da definição de uma cinética para consumo de substrato (xilose), crescimento de células (levedura) e acumulação de produto (xilitol) e da resolução do sistema de equações diferenciais ordinárias resultante. O modelo cinético utilizado foi proposto por Mohamad et al. (2016) no estudo da produção de xilitol por fermentação de solução de xilose por Candida tropicalis e mostrou-se adequado a esse processo. A simulação dos dados obtidos por Arruda (2011) na fermentação do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar destoxificado por Candida guilliermondii resultou em uma série de divergências entre os valores experimentais e os previstos pelo modelo matemático. O modelo cinético ajustou-se somente ao início do processo fermentativo, mas se mostrou promissor na predição da formação de xilitol a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. Estudos apontam que esse processo representa uma alternativa satisfatória para obtenção de xilitol, ainda necessitando, porém, de um melhor entendimento.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Química - EQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessxilitolxylitolsimulaçãoSimulationfermentaçãofermentationsugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysatehidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcarENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICASimulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre ScilabSimulation of fermentative xylitol production from sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate using free software Scilabinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis6006001ecbe8f3-8aa9-4ce7-ae79-fd37ef799cd6reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTG_FINAL_Laís.pdfTG_FINAL_Laís.pdfapplication/pdf1331181https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14611/1/TG_FINAL_La%c3%ads.pdf82bf851d899104523ad44d47731eed1aMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14611/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTG_FINAL_Laís.pdf.txtTG_FINAL_Laís.pdf.txtExtracted texttext/plain114058https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14611/3/TG_FINAL_La%c3%ads.pdf.txt9ea6eab873b4b58001224bcad4aac8faMD53THUMBNAILTG_FINAL_Laís.pdf.jpgTG_FINAL_Laís.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7562https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14611/4/TG_FINAL_La%c3%ads.pdf.jpg1a048c9e221e8cc6498cc5a866848872MD54ufscar/146112023-09-18 18:32:13.339oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/14611Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:13Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab
dc.title.alternative.por.fl_str_mv Simulation of fermentative xylitol production from sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate using free software Scilab
title Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab
spellingShingle Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab
Pereira, Laís Portugal Rios da Costa
xilitol
xylitol
simulação
Simulation
fermentação
fermentation
sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate
hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar
ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
title_short Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab
title_full Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab
title_fullStr Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab
title_full_unstemmed Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab
title_sort Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab
author Pereira, Laís Portugal Rios da Costa
author_facet Pereira, Laís Portugal Rios da Costa
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8648684269387357
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Laís Portugal Rios da Costa
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Lima, Alice Medeiros de
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0038936541518854
dc.contributor.authorID.fl_str_mv c318bb4b-6807-4c8e-a19f-c5fb4608ac89
contributor_str_mv Lima, Alice Medeiros de
dc.subject.por.fl_str_mv xilitol
xylitol
simulação
Simulation
fermentação
fermentation
sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate
hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar
topic xilitol
xylitol
simulação
Simulation
fermentação
fermentation
sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate
hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar
ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
description Xylitol is a five-carbon polyalcohol presented in many fruits and vegetables, as well as yeasts, lichens and mushrooms. It is a white crystalline powder and odorless sweetener. Compared to sucrose, it has similar sweetness and reduced caloric value, besides being independent of insulin for its metabolizing, so it is tolerated by diabetics. Xylitol can be obtained by solid-liquid extraction, chemical reduction of xylose and biotechnological conversion of xylose. The low concentration of naturally occurring xylitol (less than 0.9 g/100 g) makes solid-liquid extraction process economically impracticable. The catalytic reduction of xylose offers high yields, but suffers disadvantages mainly due to extensive intermediate purification steps and huge energy requirements, which makes the overall process very expensive. The disadvantages in the conventional method of xylitol production and the market growth over the last years have motivated researches looking for alternative ways of obtaining this product. One of the most attractive processes is microbiological route, which uses microorganisms (yeasts, bacteria and filamentous fungi) with capacity to assimilate and ferment xylose. Xylose is obtained by treating methods of lignocellulosic materials, such as hydrolysis. Sugarcane bagasse is a highly lignocellulosic residue produced in Brazil as a result of the intense sugar-alcoholic activity and it can be used in xylitol production. Thus, this study aimed to simulate and evaluate batch production of xylitol by fermentation using Scilab, a free software for numerical computation. This was possible by defining kinetics for substrate consumption (xylose), cell growth (yeast) and product accumulation (xylitol) and by resolution of the ordinary differential equations resulting system. The kinetic model used was proposed by Mohamad et al. (2016) in the study of xylitol production by fermentation of pure xylose by Candida tropicalis and was suitable to this process. The simulation of data obtained by Arruda (2011) in the fermentation of detoxified hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse by Candida guilliermondii resulted in many divergences between experimental values and those predicted by the mathematical model. The kinetic model was suitable only at the beginning of the fermentation process, but it is promising in the prediction of xylitol formation from hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse. Studies indicate that this process is a satisfactory alternative for xylitol obtaining, but still needs a better understanding.
publishDate 2017
dc.date.issued.fl_str_mv 2017-12-11
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-07-16T12:31:15Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-07-16T12:31:15Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv PEREIRA, Laís Portugal Rios da Costa. Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14611.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14611
identifier_str_mv PEREIRA, Laís Portugal Rios da Costa. Simulação da produção de xilitol por via fermentativa a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar utilizando o software livre Scilab. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14611.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14611
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv 1ecbe8f3-8aa9-4ce7-ae79-fd37ef799cd6
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Engenharia Química - EQ
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Engenharia Química - EQ
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14611/1/TG_FINAL_La%c3%ads.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14611/2/license_rdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14611/3/TG_FINAL_La%c3%ads.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/14611/4/TG_FINAL_La%c3%ads.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 82bf851d899104523ad44d47731eed1a
e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34
9ea6eab873b4b58001224bcad4aac8fa
1a048c9e221e8cc6498cc5a866848872
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802136393517891584