Modelagem e simulação da produção de hidromel em biorreator em batelada utilizando a levedura Saccharomyces Cerevisiae.

• Autor(a) principal: LIMA, Sabrina Sousa de.
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: https://dx.doi.org/10.52446/cursoengbiotecnologiaCDSA.2022.tccmon.lima; http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/24541
• topic: Processos fermentativos; Modelagem e simulação; Hidromel; Reator em batelada; Levedura Saccharomyces Cerevisiae; Estequeotomia da reação; Cinética; Fermentation processes; Modeling and simulation; Mead; Batch reactor; Saccharomyces Cerevisiae yeast; Stecheotomy of the reaction; Kinetics; Engenharia de Biotecnologia e Bioprocessos

O hidromel é uma bebida alcoólica obtida a partir da fermentação, usando mel como substrato. Nesses processos é de grande importância o conhecimento da cinética, para o entendimento das taxas de crescimento celular, consumo do substrato e geração de produto. Os parâmetros cinéticos associados à modelagem e ao planejamento experimental permitem realizar simulações e determinar as melhores condições de operação. Diante disso, o presente trabalho teve por objetivo obter um modelo matemático que pudesse representar o comportamento cinético na produção do hidromel, em batelada e aplicando a levedura Saccharomyces cerevisiae. Objetivou-se também realizar a simulação para diferentes concentrações iniciais de células e de substrato, visando o alcance de condições ótimas. Foi aplicado um modelo matemático, não estruturado e não segregado, partindo de um balanço de massa para cada espécie presente no biorreator, sendo gerado um conjunto de equações diferenciais que foi resolvido utilizando o software Polymath®. Após ajuste do modelo aos dados estudados, foi realizada a simulação utilizando o planejamento composto central para definir as condições iniciais de operação. Dentre os modelos testados para crescimento celular, o de Levenspiel apresentou melhor ajuste em relação às concentrações de substrato e de produto, sendo os parâmetros cinéticos utilizados os rendimentos de células por substrato, YC/S = 0,0087 g/g, e de produto por substrato, YP/S = 0,44 g/g, a máxima velocidade específica de crescimento, μmáx = 0,00153 h-1, e a constante de Monod, Ks = 165 g.L-1. Após a simulação, verificou-se que a maior conversão de substrato, 95,78%, e o maior rendimento em produto, 74,46%, foram alcançados ao iniciar o processo com 2,4 g.L-1 de células e 90 g.L-1 de substrato. Com isso, conclui-se que o modelo aplicado, possibilitou avaliar as concentrações de substrato e de produto, tornando possível definir quais condições iniciais podem produzir melhores resultados na geração de produto e no consumo de substrato, evitando o desperdício de matéria-prima e maior rendimento, dentro das especificações contidas na norma vigente sobre bebidas.