Sorgo sacarino como substrato para a produção de etanol e modelagem da cinética de fermentação
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Data de Publicação: | 2023 |
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/18875 |
Resumo: | Sorghum is a grass with significant cultivation in several countries and of great agricultural and livestock importance, mainly due to the inclusion of its grain in animal nutrition, being the fifth most produced cereal in the world. A broth rich in fermentable sugars can be obtained from the culms of the saccharin variety of sorghum, which has been the subject of several studies aiming at it as an alternative source to produce fuel alcohol and to reduce the idle period of sugarcane mills in the off-season. Unlike sugarcane, a traditional raw material in Brazil, the cultivation of sorghum is not limited to the tropical climate, it adapts to different types of soil and is better resistant to drought. In the USA, where the production of ethanol from cereals is already well structured, sorghum grains are widely used for this purpose, where they can be processed with corn grains. In the last decade, the first corn ethanol plants appeared in Brazil, opening possibilities for sorghum grain and, consequently, contributing to the decentralization of sugar and alcohol industry. This final paper sought to expose the panorama and perspectives of the industrial production of ethanol from sorghum in Brazil and, with data from fermentative tests in the literature, the mathematical modeling of the concentration profiles of cells, substrate and product was carried out throughout the process, having sweet sorghum grains and juice as sources of sugars. With the support of the Python programming language, mass balances were solved, with cell growth kinetics based on the Monod model. The adjusted parameters generated simulated profiles with good approximation to the experimental data. It was also possible to estimate a total ethanol yield of 6,192 L/ha/harvest, which makes the use of this raw material interesting, considering its other characteristics. |
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A broth rich in fermentable sugars can be obtained from the culms of the saccharin variety of sorghum, which has been the subject of several studies aiming at it as an alternative source to produce fuel alcohol and to reduce the idle period of sugarcane mills in the off-season. Unlike sugarcane, a traditional raw material in Brazil, the cultivation of sorghum is not limited to the tropical climate, it adapts to different types of soil and is better resistant to drought. In the USA, where the production of ethanol from cereals is already well structured, sorghum grains are widely used for this purpose, where they can be processed with corn grains. In the last decade, the first corn ethanol plants appeared in Brazil, opening possibilities for sorghum grain and, consequently, contributing to the decentralization of sugar and alcohol industry. This final paper sought to expose the panorama and perspectives of the industrial production of ethanol from sorghum in Brazil and, with data from fermentative tests in the literature, the mathematical modeling of the concentration profiles of cells, substrate and product was carried out throughout the process, having sweet sorghum grains and juice as sources of sugars. With the support of the Python programming language, mass balances were solved, with cell growth kinetics based on the Monod model. The adjusted parameters generated simulated profiles with good approximation to the experimental data. It was also possible to estimate a total ethanol yield of 6,192 L/ha/harvest, which makes the use of this raw material interesting, considering its other characteristics.O sorgo é uma gramínea com cultivo expressivo em diversos países e de grande importância agrícola e pecuária, principalmente devido à inclusão de seu grão na nutrição animal, sendo o quinto cereal mais produzido no mundo. Pode-se obter um caldo rico em açúcares fermentescíveis dos colmos da variedade sacarina do sorgo, que foi objeto de diversas pesquisas visando-a como fonte alternativa para a produção de álcool combustível e para reduzir o período de ociosidade das usinas de cana-de-açúcar na entressafra. Diferente da cana, matéria-prima tradicional no Brasil, a cultura do sorgo não se limita ao clima tropical, se adapta a diferentes tipos de solo e resiste melhor à estiagem. Nos EUA, onde a produção de etanol a partir de cereais já é bem estruturada, os grãos de sorgo são vastamente utilizados para este fim, podendo ser processados junto aos grãos de milho. Na última década, surgiram as primeiras usinas de etanol de milho em território brasileiro, abrindo possibilidades para o grão de sorgo e, por consequência, contribuindo na descentralização da indústria sucroalcooleira. Este trabalho final de graduação buscou expor o panorama e perspectivas da produção industrial de etanol a partir do sorgo no Brasil e, a partir de ensaios fermentativos da literatura, foi realizada a modelagem matemática dos perfis de concentração de células, substrato e produto ao longo do processo, tendo os grãos e o caldo de sorgo sacarino como fontes de açúcares. Com o apoio da linguagem de programação Python, foram resolvidos os balanços de massa, com a cinética de crescimento celular baseada no modelo de Monod. Os parâmetros ajustados geraram perfis simulados com boa aproximação aos dados experimentais. Também foi possível estimar um rendimento total em etanol de 6.192 L/ha/colheita, o que torna interessante o uso desta matéria-prima, levando em consideração suas demais características.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/openAccessEtanolSorgoFermentaçãoCinéticaModelagemEthnaolSorghumFermentationKineticENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICASorgo sacarino como substrato para a produção de etanol e modelagem da cinética de fermentaçãoSugar sorghum as a substrate for ethanol production and modeling of fermentation kineticsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis6006004807c912-0521-4a4c-a000-0da29c3feb90reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC_JulioHenriqueZanata.pdfTCC_JulioHenriqueZanata.pdfapplication/pdf995899https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18875/1/TCC_JulioHenriqueZanata.pdfbb9533d4a5debcc56f302cd38f5f066eMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18875/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTTCC_JulioHenriqueZanata.pdf.txtTCC_JulioHenriqueZanata.pdf.txtExtracted texttext/plain97012https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18875/3/TCC_JulioHenriqueZanata.pdf.txtb1700edc64ca10fc37f33af8305d0181MD53ufscar/188752024-05-14 17:20:28.307oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18875Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:20:28Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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