Avaliação da fermentação alcoólica VHG em batelada alimentada com diferentes técnicas de redução da temperatura: modelagem e simulação
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Data
2023
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Resumo
O processo de fermentação alcoólica para produção de etanol de sacarose (primeira geração - 1G) tem como principal limitação a toxicidade do etanol à levedura Saccharomyces cerevisiae. Durante o processo, o etanol se acumula no caldo fermentativo, inibindo o crescimento celular e, consequentemente, sua própria produção. Dessa forma, o processo é limitado à utilização de mostos com concentrações moderadas de substrato, o que resulta na obtenção de vinhos com baixa concentração de etanol (8 a 12 graus Gay-Lussac). A utilização de baixas temperaturas aumenta a tolerância da levedura ao etanol, possibilitando a realização de fermentações com maiores cargas de substrato (VHG, do inglês, very high gravity), com consequente produção de vinhos mais concentrados em etanol. No entanto, a produtividade volumétrica é relativamente baixa devido às baixas velocidades metabólicas da levedura em baixas temperaturas. No presente trabalho, avaliou-se a partir da modelagem e simulações, o processo fermentativo descontínuo alimentado VHG em diferentes condições de redução da temperatura (degraus e rampas), utilizando parâmetros cinéticos obtidos da literatura para linhagem industrial de levedura. Inicialmente, simulou-se uma fermentação VHG à temperatura constante de 28 °C (condição comumente reportada na literatura em fermentações VHG), para ser utilizada como controle. Na sequência, foram simuladas fermentações VHG aplicando três estratégias de redução da temperatura de 34 para 28 °C durante o processo, no caso um degrau, três degraus e rampas, nas quais avaliou-se os melhores momentos para reduzir a temperatura com base da concentração de etanol no caldo fermentativo. Por fim, investigou-se a influência do tempo de enchimento no desempenho do processo utilizando as melhores condições obtidas para as estratégias de redução de temperatura estudadas. O desempenho das condições simuladas foi avaliado em termos de tempo de processo (tP) e produtividade volumétrica em etanol (PE) considerando a conversão de substrato de 98%. No geral, todas as estratégias avaliadas proporcionaram maior PE em comparação à fermentação controle. A partir da variação do tempo de enchimento, foi possível alcançar melhora de 20,55% em PE com relação ao controle, devido à redução de tP. Esses resultados mostram que as estratégias propostas podem ser uma alternativa para viabilizar fermentações VHG, colaborando não só para redução do consumo de água na indústria, bem como para redução de custos globais do processo, associados com a necessidade de equipamentos de grande volume, recuperação do etanol e destinação da vinhaça.
Descrição
TCC (graduação em Engenharia de Biotecnologia)
Palavras-chave
Citação
ARAÚJO, Marcos Souza. Avaliação da fermentação alcoólica VHG em batelada alimentada com diferentes técnicas de redução da temperatura/ modelagem e simulação. Luis Eduardo Magalhães, 2023. 58 f. TCC (Graduação em Engenharia de Biotecnologia) - Universidade Federal do Oeste da Bahia, Centro Multidisciplinar do Campus de Luís Eduardo Magalhães, Luís Eduardo Magalhães, BA, 2023