Modelagem e simulação do processo de fermentação alcoólica na indústria sucroalcooleira

• Autor(a) principal: Costa, Emerson Rodrigues
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório institucional da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) (RI-UFRPE)
• Texto Completo: https://repository.ufrpe.br/handle/123456789/1391
• topic: Bebidas alcoólicas – Indústria; Fermentação; Cana-de-açúcar – Derivados

O etanol é um biocombustível de fácil obtenção, oriundo do processo de fermentação alcoólica do caldo de cana-de-açúcar, que consiste na transformação da matéria orgânica mediante um processo biológico e anaeróbio. As leveduras responsáveis pela fermentação alcoólica são as Saccharomyces cerevisae, onde constantemente diversos estudos são realizados para melhor conhecimento desse processo. Um desses estudos de grande importância para a engenharia é a aplicação da modelagem matemática, nas quais são avaliadas o quanto as concentrações de substratos e células influenciam no produtos gerados. Assim neste trabalho objetivou-se o desenvolvimento de um modelo matemático e simulação computacional para a fermentação alcoólica de uma usina sucroalcooleira de grande porte. Os ensaios e as análises foram realizados durante o mês de novembro do ano recorrente ao desenvolvimento deste estudo, onde as amostras coletadas foram do fermento tratado, do mosto da alimentação e do mosto fermentado de cada dorna de fermentação, que foram submetidas às analises de determinação de concentração de biomassa para o fermento tratado e para o mosto fermentado; açúcares redutores totais para o mosto da alimentação e para o mosto fermentado; e determinação de concentração de etanol para o fermento tratado e para o mosto fermentado. Os modelos cinéticos utilizados foram obtidos da literatura, sendo levantado os seis modelos mais utilizados para outros estudos semelhantes a esse. O modelo cinético capaz de melhor se adequar foi o modelo de GHOSE & TYAGI (1979) que descreve as condições como substrato limitante, inibição pelo substrato e inibição linear pelo produto, obtendo um modelo matemático capaz de prever as concentrações de substrato e produto, com média de margem de erro entre os estágios de 38,32% e 4,79%, respectivamente. Tendo em vista que nenhum dos modelos cinéticos utilizados no estudo leva em consideração a variação da concentração de células, os modelos cinéticos não foram capazes de se adequar e prever o processo em função da concentração de leveduras ao longo dos estágios de fermentação.