dc.creator.ID |
SANTOS, S. F.M. |
pt_BR |
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/4846443214585734 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
SILVA, Flávio Luiz Honorato da. |
|
dc.contributor.advisor1ID |
SILVA, F. L. H. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/2082780006180637 |
pt_BR |
dc.contributor.referee1 |
MACEDO, Gorete Ribeiro de. |
|
dc.contributor.referee2 |
FARIAS NETO, Severino Rodrigues de. |
|
dc.description.resumo |
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. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
pt_BR |
dc.publisher.program |
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UFCG |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
Engenharia Química |
|
dc.title |
Modelagem e simulação da fermentação alcoólica contínua extrativa. Verificação da influência dos subprodutos inibidos. |
pt_BR |
dc.date.issued |
2001-02-21 |
|
dc.description.abstract |
In view of the ethanol being one of the most promising fuel alternatives
obtained by renewable sources, the alcoholic fermentation has been intensively
investigated by researchers all over the world. The increasing search for ethanol in the 70s
and 80s, led the researchers and the companies linked to such sector to find high
productivity processes. With the consolidation of fermentation process at the end of 80's
decade, new processes were developed which can remove ethanol from fermented stock to
eliminate ethanol inhibition effect and hence increasing the yield and productivity of the
process. The vacuum flash separation connected to a fermenter, show many advantages
such as: less productivity costs, practical facility concerning the whole process operation
being that of the system which best connects to the Brazilian industries. It also eliminates
the heat exchanging need that reduces the fixed costs and the possibility of using high
sugar concentration in the reactor thus reducing the distillation costs. Such processes can
increase the by-products concentration so that they can become toxic to the yeast. The
vacuum fermentation process concentrates non-volatile components in the fermented stock.
The aim of the present work was to study the influence of higher alcohols (1-propanol nbutanol,
iso-butanol and iso-amyl alcohol) on the inhibition of process, finding the ways to
minimize this inhibition, controlling the concentration of ethanol and by-products in
reactor below their inhibiting levels, so that to increase the yield and productivity of the
extractive alcoholic fermentation system, using vacuum flash tank as a separation unit of
produced ethanol. The plant was modeled on the basic of mass and energy balance
equations and kinetic model applying the fourth order resolution method of Runge-Kutta
and computer simulation. The optimization was carried out using factorial design and
response surface analysis method. The variables of optimization process studied were:
initial sugar concentration (So), initial cell concentration (Xo), residence time (tr), reactor
temperature (To), water temperature (Tw), cell recycle rate (R) and flash tank liquid
recycle rate (r). With the help of experimental planning, it was verified that the obtained
quadratic mode! for yield and productivity had a statistical significance of 99% confidence.
The values that optimize the yield and the productivity were: So = 180 g/1, R = 0.3, tr = 1.4
h and r = 0.4, having yield of 82.55% and productivity of 21.49 g/!.h. These response
variable values when compared with the SILVA (1998), were less by 1% for yield and 0.1
g/l.h for productivity. Operating in temperatures conditions of northeast regions and
comparing with those of southeast regions, it was verified that lass 5% in yield and 2 g/l.h
in productivity, where all the comparison made were within the range of variables studied
in the present work. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8014 |
|
dc.date.accessioned |
2019-10-11T13:01:06Z |
|
dc.date.available |
2019-10-11 |
|
dc.date.available |
2019-10-11T13:01:06Z |
|
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.subject |
Modelagem e Simulação |
|
dc.subject |
Fermentação Alcoólica Contínua Extrativa |
|
dc.subject |
Subprodutos Inibidos |
|
dc.subject |
Inibição da Fermentação |
|
dc.subject |
Modelos Cinéticos |
|
dc.subject |
Modeling and Simulation |
|
dc.subject |
Continuous Extractive Alcoholic Fermentation |
|
dc.subject |
Inhibited By-Products |
|
dc.subject |
Fermentation Inhibition |
|
dc.subject |
Kinetic Models |
|
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.creator |
SANTOS, Sharline Florentino de Melo. |
|
dc.publisher |
Universidade Federal de Campina Grande |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.title.alternative |
Modeling and simulation of continuous extractive alcohol fermentation. Verification of the influence of inhibited by-products. |
pt_BR |
dc.identifier.citation |
SANTOS, Sharline Florentino de Melo. Modelagem e simulação da fermentação alcoólica contínua extrativa. Verificação da influência dos subprodutos inibidos. 2001. 97f. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Química), Curso de Mestrado em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal da Paraíba - Campus II Campina Grande - Brasil, 2001. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8014 |
pt_BR |