EFEITO DE PARÂMETROS ESTRUTURAIS DO SUBSTRATO SOBRE PREDIÇÕES DE TEMPERATURA E UMIDADE EM BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO SÓLIDA

EFEITO DE PARÂMETROS ESTRUTURAIS DO SUBSTRATO SOBRE PREDIÇÕES DE TEMPERATURA E UMIDADE EM BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO SÓLIDA

CASCIATORI, FERNANDA PERPÉTUA; BÜCK, ANDREAS; TSOTSAS, EVANGELOS; THOMÉO, JOÃO CLÁUDIO

Artigo Completo:

A fermentação em estado sólido (FES) é um processo biotecnológico que consiste no cultivo de microrganismos em matriz sólida porosa úmida. Quando do cultivo em biorreatores de leito empacotado, o sobreaquecimento do leito (devido à geração de calor metabólico) e a secagem do substrato sólido (devido à percolação de ar) são problemas comuns, que limitam a aplicação industrial da FES. Devido às dificuldades de medidas experimentais, modelos matemáticos são utilizados para predizer perfis térmicos e de umidade ao longo do processo. Nestes modelos, as propriedades estruturais da matriz sólida são importantes parâmetros nos balanços de energia e de umidade nos biorreatores de leito empacotado. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de parâmetros estruturais do substrato sobre as predições, por meio de um modelo heterogêneo bidimensional recentemente proposto, de temperaturas e umidades ao longo de um processo de FES empregando-se o fungo Myceliophthora thermophila I-1D3b, que é bom produtor de enzimas celulolíticas, as quais são essenciais à cadeia de produção do etanol de segunda geração a partir de biomassa lignocelulósica. O aumento de temperatura foi predito mais intenso em leitos com baixa porosidade, ao passo que a secagem do substrato foi predita mais intensa em leitos com alta porosidade. Portanto, a porosidade exerce efeitos opostos sobre o aquecimento e a secagem do leito, denotando que a operação de biorreatores de FES em leitos empacotados e a escolha do substrato ideal não são tarefas triviais.

A fermentação em estado sólido (FES) é um processo biotecnológico que consiste no cultivo de microrganismos em matriz sólida porosa úmida. Quando do cultivo em biorreatores de leito empacotado, o sobreaquecimento do leito (devido à geração de calor metabólico) e a secagem do substrato sólido (devido à percolação de ar) são problemas comuns, que limitam a aplicação industrial da FES. Devido às dificuldades de medidas experimentais, modelos matemáticos são utilizados para predizer perfis térmicos e de umidade ao longo do processo. Nestes modelos, as propriedades estruturais da matriz sólida são importantes parâmetros nos balanços de energia e de umidade nos biorreatores de leito empacotado. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de parâmetros estruturais do substrato sobre as predições, por meio de um modelo heterogêneo bidimensional recentemente proposto, de temperaturas e umidades ao longo de um processo de FES empregando-se o fungo Myceliophthora thermophila I-1D3b, que é bom produtor de enzimas celulolíticas, as quais são essenciais à cadeia de produção do etanol de segunda geração a partir de biomassa lignocelulósica. O aumento de temperatura foi predito mais intenso em leitos com baixa porosidade, ao passo que a secagem do substrato foi predita mais intensa em leitos com alta porosidade. Portanto, a porosidade exerce efeitos opostos sobre o aquecimento e a secagem do leito, denotando que a operação de biorreatores de FES em leitos empacotados e a escolha do substrato ideal não são tarefas triviais.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/ENEMP2015-LE-305

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Como citar:

CASCIATORI, FERNANDA PERPÉTUA; BÜCK, ANDREAS; TSOTSAS, EVANGELOS; THOMÉO, JOÃO CLÁUDIO; "EFEITO DE PARÂMETROS ESTRUTURAIS DO SUBSTRATO SOBRE PREDIÇÕES DE TEMPERATURA E UMIDADE EM BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO SÓLIDA", p-312-319. In: In Anais do XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados - ENEMP 2015 [=Blucher Engineering Proceedings]. São Paulo: Blucher, 2015. . São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/ENEMP2015-LE-305