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http://hdl.handle.net/11612/6638| Autor(a): | Silva, Mirella Pessôa Diniz da |
| Orientador: | Agudelo, Lina María Grajales |
| Título: | Simulação da Transferência de Calor na Produção de Lipases por Fermentação em Estado Sólido em Biorreator de Bandejas |
| Palavras-chave: | Lipases. Fermentação em Estado Sólido. Modelo Matemático. Biodiesel Enzimático. Resíduos Agroindustriais. Solid State Fermentation. Mathematical Model. Enzymatic Biodiesel. Agroindustrial waste |
| Data do documento: | 11-Jul-2023 |
| Editor: | Universidade Federal do Tocantins |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Agroenergia - PPGA |
| Citação: | SILVA, Mirella Pessôa Diniz da. Simulação da Transferência de Calor na Produção de Lipases por Fermentação em Estado Sólido em Biorreator de Bandejas.2023. 94. Dissertação (Mestrado em Agroenergia) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Agroenergia, Palmas, 2023. |
| Resumo: | O crescimento econômico e a crescente demanda energética mundial evidenciam a importância da utilização de recursos energéticos renováveis, logo, os resíduos agroindustriais surgem como alternativas promissoras de matérias-primas para diversos bioprodutos. Dentre as várias enzimas aplicadas na biocatálise, as lipases ganharam grande destaque na biotecnologia e no mercado industrial para a produção de biodiesel. Devido à relevância temática, a presente dissertação tem como objetivo desenvolver um modelo matemático unidimensional, capaz de simular a transferência de calor no processo de produção de lipases, por fermentação em estado sólido, em um biorreator de bandejas. Para isto, equações de equilíbrio individuais foram escritas para as fases sólida e gasosa e as relações constitutivas que explicam o efeito das condições ambientais no desempenho do bioprocesso foram simuladas utilizando o Matlab R2022b (MathWorks Inc., Natick, Massachusetts, Estados Unidos). Os parâmetros utilizados na simulação foram obtidos através de pesquisas anteriores, realizadas por discentes e pós- graduandos em laboratório. Na simulação, a umidade e a vazão de entrada de ar foram consideradas constantes durante todo o processo fermentativo. O modelo proposto foi capaz de prever os perfis de temperatura e a cinética de produção da lipase, obtida com base na liberação de moléculas de CO 2 pelo metabolismo respiratório do microrganismo, ao longo do processo de cultivo e em qualquer posição do leito. Os dados das simulações demonstraram a influência negativa no aumento da espessura da carga de substrato, inibindo a biossíntese das lipases com a ampliação da variação dos perfis de temperatura ao longo da fermentação. Esta condição foi causada pelo acúmulo de calor metabólico gerado no meio de cultivo das bandejas no biorreator. Nos resultados da simulação foi observado que, o tempo empregado de 7 dias e cargas de 1 cm de substrato, mostraram-se como a combinação mais eficiente para a biossíntese enzimática |
| Abstract: | Economic growth and the growing world energy demand highlight the importance of using renewable energy resources, therefore, agro-industrial residues emerge as promising alternatives for raw materials for various bioproducts. Among the various enzymes applied in biocatalysis, lipases gained great prominence in biotechnology and in the industrial market for the production of biodiesel. Due to the thematic relevance, the present dissertation aims to develop a one-dimensional mathematical model, capable of simulating the heat transfer in the lipase production process, by solid-state fermentation, in a tray bioreactor. For this, individual equilibrium equations were written for the solid and gaseous phases and the constitutive relationships that explain the effect of environmental conditions on the performance of the bioprocess were simulated using Matlab R2022b (MathWorks Inc., Natick, Massachusetts, United States). The parameters used in the simulation were obtained through previous research, conducted by students and graduate students in the laboratory. In the simulation, the humidity and air inflow were considered constant throughout the fermentation process. The proposed model was able to predict the temperature profiles and the kinetics of lipase production, obtained based on the release of CO 2 molecules by the respiratory metabolism of the microorganism, throughout the cultivation process and in any position of the bed. The simulation data showed a negative influence on the increase in the thickness of the substrate load, inhibiting the growth of lipases with the expansion of the variation of the temperature profiles throughout the fermentation. This condition was caused by the accumulation of metabolic heat generated in the culture medium of the trays in the bioreactor. In the simulation results, it was observed that the time employed of 7 days and loads of 1 cm of substrate, proved to be the most efficient combination for enzymatic biosynthesis. |
| URI: | http://hdl.handle.net/11612/6638 |
| Aparece nas coleções: | Mestrado em Agroenergia |
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