Modelagem matemática de um processo contínuo de fermentação alcoólica em reator tipo torre com reciclo de leveduras floculantes

• Ano de defesa: 2000
• Autor(a) principal: Oliveira, Samuel Conceição de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Alcoholic fermentation; Fermentação alcoólica; Mathematical models; Modelos matemáticos
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-01092025-112015/

Um processo de fermentação alcoólica contínuo em um reator tipo torre com reciclo de leveduras floculantes em diferentes escalas e modos de operação foi modelado matematicamente usando uma abordagem cinética não estruturada e assumindo umcomportamento de CSTR ideal para o fermentador. Os sistemas modelados incluíram a fermentação em condicões de estado estacionário e não estacionário em um ou dois reatores conectados em série, em duas escalas diferentes. Caldo de cana de açúcarfoi usado como a matéria-prima para a produção de etanol. O modelo do processo é dado por equações de balanço material e equações cinéticas. As equações cinéticas levam em conta limitação por substrato, efeitos inibitórios ligados ao etanol e àbiomassa, existência/inexistência de consumo de substrato para manutenção celular e perda de viabilidade celular. A equação de Monod foi usada para descrever a influência da concentração de substrato na velocidade específica de crescimentocelular e na velocidade específica de produção de etanol. O efeito inibitório do etanol na velocidade específica de crescimento foi do tipo lei de potência enquanto que na velocidade específica de produção de etanol ele foi do tipo linear. Umtermo de inibição linear relacionado à concentração de células foi introduzido na cinética de crescimento devido às altas densidades celulares atingidas nos ensaios. Para as várias proposições do modelo, os parâmetros cinéticos foram estimadosusando uma técnica de regressão não linear. Valores típicos reportados para fermentação alcoólica foram obtidos para os parâmetros cinéticos. Os modelos matemáticos foram adequados para descrever os dados experimentais obtidos em condições deestado estacionário para todos os sistemas de fermentação investigados. Entretanto, para condições de estado não estacionário, os modelos apresentaram uma falta de ajuste devido ao fato que eles não exibiram um comportamento oscilatório ) observado experimentalmente para as variáveis durante o regime transiente.