Modelagem e simulação da fermentação alcoólica contínua extrativa. Verificação da influência dos subprodutos inibidos.

• Autor(a) principal: SANTOS, Sharline Florentino de Melo.
• Data de Publicação: 2001
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8014
• topic: Modelagem e Simulação; Fermentação Alcoólica Contínua Extrativa; Subprodutos Inibidos; Inibição da Fermentação; Modelos Cinéticos; Modeling and Simulation; Continuous Extractive Alcoholic Fermentation; Inhibited By-Products; Fermentation Inhibition; Kinetic Models; Engenharia Química

A fermentação alcoólica tem sido bastante investigada por pesquisadores de todo o mundo, em vista do etanol constitui-se uma das mais promissoras alternativas de combustível obtido a partir de fontes renováveis. A demanda crescente de etanol nas décadas de 70 e 80, levou os pesquisadores e as empresas ligadas ao setor a buscar processos de alta produtividade. Com a consolidação do processo de fermentação no final da década de 80, novos processos surgiram desenvolvidos de forma a remover o etanol do caldo fermentado para eliminar os efeitos da inibição pelo etanol, buscando o aumento do rendimento e produtividade do processo. O sistema de separação flash a vácuo acoplado ao fermentador, apresenta como vantagens menor custo de produção, facilidade pratica na operação de todo o processo, sendo o sistema que melhor se ajusta, na atualidade, as industrias brasileiras, elimina a necessidade de trocador de calor, reduzindo custos fixos e de manutenção do processo, capacidade de usar altas concentrações de açúcares no meio de alimentação do reator, o que tem como consequência maior produção de etanol, reduzindo os custos com destilação. Estes processos podem aumentar a concentração de produtos secundários a ponto deles ficarem tóxicos as leveduras, inibindo-as. O processo de fermentação a vácuo concentra produtos não voláteis no caldo fermentado. Foi objetivo deste trabalho estudar a influencia dos álcoois superiores (n-propanol, iso-butanol, nbutanol e isoamilico) na inibição do processo fermentativo, buscando formas de minimizar esta inibição, controlando a concentração de etanol e subprodutos no reator abaixo de seus poderes inibitórios, de modo a aumentar o rendimento e produtividade do sistema de fermentação alcoólica extrativa usando um tanque flash a vácuo como unidade de separação do etanol produzido. Utilizou-se a modelagem da planta a partir das equações dos balancos de massa e energia e do modelo cinético, empregando o método de Runge-Kutta de quarta ordem para resoluções; e simulação em computador. Através do método baseado em planejamento experimental e analise de superfície de resposta, buscou-se encontrar condições ótimas de operação de processo. As variáveis estudadas na otimização do processo foram: concentração de ART no meio de alimentação (S0), concentração inicial de células (Xo), tempo de residencia (tr), temperatura do reator (T), temperatura da água de tratamento (Tw), taxa de reciclo de células (R) e taxa de reciclo de liquido do tanque flash (r). Por intermédio do planejamento experimental foi verificado que os modelos quadráticos obtidos para o rendimento e a produtividade foram estatisticamente significativos com 99% de confiança. Os valores que otimizam o rendimento e a produtividade foram: S0 = 180 g/1, R = 0,3, tr = 1,4 h, e r = 0,4, obtendo-se rendimento de 82,55% e produtividade de 21,49 g/l.h. Estes valores das variáveis respostas, comparados com o trabalho de SILVA (1998), foram menores em 1% para o rendimento e 0,1 g/l.h para produtividade. Operando nas condições de temperatura da realidade da região Nordeste, comparando com a região Sudeste, verificou-se uma queda de 5% no rendimento e 2 g/l.h na produtividade, onde essa comparação foi feita usando todas as faixas das variáveis deste trabalho.