Modelagem fenomenológica de biorreator industrial para a produção de etanol

Modelagem fenomenológica de biorreator industrial para a produção de etanol

Zanardi, M. S.; Gomes, I. A.; Costa Jr., E. F.

Artigo Completo :

O etanol ou álcool etílico é um importante bicombustível, sendo uma alternativa eficiente para o petróleo. O Brasil se destaca como o segundo maior produtor de etanol do mundo, sendo pioneiro no uso comercial do álcool combustível. No Brasil, praticamente toda a produção de etanol é proveniente da fermentação pela levedura Saccharomyces Cerevisiae da sacarose, proveniente do caldo da cana-de-açúcar, na ausência de oxigênio. Como cada empresa cultiva suas leveduras, as condições operacionais variam de uma indústria para a outra, devido a diferenças nas cepas de leveduras. Neste contexto, a modelagem dos biorreatores empregados na produção de etanol é importante na simulação de novas condições operacionais, objetivando-se a otimização do processo. Neste trabalho, um biorreator contínuo e perfeitamente agitado é modelado por meio dos balanços dinâmicos de massa para as concentrações de substrato (sacarose), produto (etanol) e de células. A equação empregada para a descrição da cinética da reação e os valores de seus parâmetros foram obtidos da literatura. Resultados da influência das condições operacionais na eficiência do biorreator são apresentados e discutidos, sendo todos coerentes com as informações reportadas na literatura e com a realidade industrial.

O etanol ou álcool etílico é um importante bicombustível, sendo uma alternativa eficiente para o petróleo. O Brasil se destaca como o segundo maior produtor de etanol do mundo, sendo pioneiro no uso comercial do álcool combustível. No Brasil, praticamente toda a produção de etanol é proveniente da fermentação pela levedura Saccharomyces Cerevisiae da sacarose, proveniente do caldo da cana-de-açúcar, na ausência de oxigênio. Como cada empresa cultiva suas leveduras, as condições operacionais variam de uma indústria para a outra, devido a diferenças nas cepas de leveduras. Neste contexto, a modelagem dos biorreatores empregados na produção de etanol é importante na simulação de novas condições operacionais, objetivando-se a otimização do processo. Neste trabalho, um biorreator contínuo e perfeitamente agitado é modelado por meio dos balanços dinâmicos de massa para as concentrações de substrato (sacarose), produto (etanol) e de células. A equação empregada para a descrição da cinética da reação e os valores de seus parâmetros foram obtidos da literatura. Resultados da influência das condições operacionais na eficiência do biorreator são apresentados e discutidos, sendo todos coerentes com as informações reportadas na literatura e com a realidade industrial.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/phypro-ecfa-034

Referências bibliográficas

• [1] LIMA, U. A.; AQUARONE, E.; BORZANE, W.; SCHMIDEL, W. Biotcnologia industrial: Processos Fermentativos e enzimáticos. V3. São Paulo: Edgard Bluncher, 2001.
• [2] TOSETTO, G. M. Influência da Matéria-Prima no Comportamento Cinético de Levedura na Produção de Etanol. 95 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade estadual de Campinas, São Paulo, 2002.
• [3] LEVENSPIEL, O. Engenharia das reações químicas. São Paulo: Edgard Bluncher, 2000.
• [4] PORTO, L. M. Modelagem de processo industrial de fermentação alcoólica contínua com reatores de mistura ligados em série l. 139 f. Dissertação (Doutorado em Engenharia Química), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, 2005.

Como citar:

Zanardi, M. S.; Gomes, I. A.; Costa Jr., E. F.; "Modelagem fenomenológica de biorreator industrial para a produção de etanol", p-73-74. In: Anais do V Encontro Científico de Física Aplicada [= Blucher Physics Proceedings, n.1, v.1]. São Paulo: Blucher, 2014.
ISSN 23582359, DOI 10.5151/phypro-ecfa-034