Simulação e validação de processo de fermentação alcoólica e desenvolvimento de banco de dados para bioprocessos em simulador de processos (SimCentral/AVEVA).

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: FERREIRA, Jamilly Salustiano.
• Orientador(a): SILVA JÚNIOR, Heleno Bispo da. , GUSMÃO, Rennan Pereira de.
• Banca de defesa: LOPES, Julice Dutra., PEREIRA NETO, Antônio Tavernard.
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• Departamento: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Desenvolvimento de Processos Químicos; Modelagem Matemática; Regressão; Etanol; Glicose; Fermentação Alcoólica; Banco de Dados; Development of Chemical Processes; Mathematical Modeling; Regression; Ethanol; Glucose; Alcoholic Fermentation; Database
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia Química
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/14618

Os biorreatores são reatores biológicos nos quais ocorrem uma série de transformações bioquímicas. Essas transformações são catalisadas por enzimas ou células vivas. A operação do biorreator é baseada na cinética do processo e na dinâmica dos fluidos do sistema. Tendo em vista a complexidade do sistema biológico e com o intuito de integrar o estudo prático às tecnologias industriais, o objetivo desse trabalho é o desenvolvimento de um banco de dados no simulador SimCentral/AVEVA voltado para bioprocessos. Objetivou-se também realizar a simulação do processo de fermentação alcoólica em reator Batelada, através de modelos fenomenológicos, com a finalidade de estruturá-los para posteriormente serem aplicados ao simulador SimCentral/AVEVA. Esse trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Experimentação Numérica de Processos (LENP/IRIDIUM) da UFCG em parceria com o Laboratório de Análises e Pesquisas de Bebidas Alcoólicas (LBA) da UFPB e com a empresa AVEVA (Industrial Software Solutions). O componente típico desse processo é a glicose, que foi inserida no simulador SimCentral, através do SC Thermo Data (função interna de banco de dados), acompanhada de suas propriedades termodinâmicas e de transporte. Para isso, usou-se como simulador de referência o Aspen Plus. Fez-se uma regressão para as propriedades dependentes da temperatura que foram validadas em MATLAB. Com isso, as constantes de correlação foram encontradas para serem inseridas nas equações do SimCentral. Em relação aos dados experimentais, foi feita uma cinética em batelada para o mosto de canade-açúcar, sendo acompanhados o pH, a temperatura, o crescimento de biomassa, sólidos solúveis, o teor alcoólico e o consumo da glicose (através da análise de açúcares redutores pelo método DNS) em triplicada. Avaliou-se também um tipo de fermentação mais lenta, como a da cerveja, através dos parâmetros encontrados na literatura por Gee (1988). O modelo matemático aplicado para simular o processo foi baseado na Equação empírica de Monod. Como resultado, ao inserir o componente glicose, obteve-se êxito com todas as suas características químicas e termofísicas. Observou-se uma forte influência da temperatura nas propriedades como pressão de vapor, entalpia, calor de vaporização, tensão superficial, densidade, dentre outras, avaliadas nesse trabalho, com coeficiente de determinação entre 0,97 a 1. O modelo fenomenológico estudado obteve valores de RSD (Residual Standard Deviation) de 6,38% para o crescimento celular e 19,53 e 22,48% para o consumo de glicose e produção de etanol, respectivamente. Esses valores indicam o quanto o modelo é capaz de predizer o comportamento do processo real. Toda a estrutura estudada e analisada nesse trabalho está pronta para ser simulada no SimCentral (em Model Writing) como uma continuação ao que foi feito o presente momento.