Analise e Simulação de Biorreatores em serie


UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA

JÉSSICA LAURINDO CALEGARI
KÉTTULIN ZOMER REZIN
MARINA FERNANDES WESSLER







ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REATOR CSTR PARA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA PARA PRODUÇÃO DE ETANOL








Tubarão
2014
JÉSSICA LAURINDO CALEGARI
KÉTTULIN ZOMER REZIN
MARINA FERNANDES WESSLER






ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE REATOR CSTR PARA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICAPARA PRODUÇÃO DE ETANOL








Prof.: Marcos Marcelino Mazzucco





Tubarão
2014
1. INTRODUÇÃO

A análise e simulação é uma ferramenta necessária para a orientação do processo de tomada de decisão, para análises e avaliações de sistemas e para proporcionar soluções para a melhoria e desempenho de processos.
Devido as preocupações na redução das emissões de gases causadoresdo efeito estufa, e o aumento nos preços de petróleo, o interesse mundial pelo bioetanol vem crescendo e motivando as buscas por meios de produção mais eficientes e com menor gasto de energia. De acordo com GOMEZ (2011) o Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, matéria-prima para a produção de etanol, e o maior exportador de bioetanol no mundo. Por esta razão, é importante a criaçãode novas alternativas para melhorar os processos de produção.
Sendo assim este trabalho pretende analisar e simular o processo fermentação alcoólica para produção de Etanol através da cana-de-açúcar através de reator do tipo CSTR.
2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo geral

Simular e analisar o processo de quatro biorreatores CSTR que operam série promovendo a fermentação da glicose a etanol.

2.1.Objetivos Específicos

Realizar o estudo bibliográfico sobre o tema;
Obter a modelagem matemática para o modelo;
Desenvolver o programa que represente o processo no Octave;
Criar quatro cenários variando parâmetros sobre o processo;
Analisar os resultados obtidos;
Propor duas atividades formativas para o processo;










3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 Fermentação AlcoólicaDenominam-se “biorreatores”, “reatores bioquímicos”, ou ainda, “reatores biológicos”, os reatores químicos nos quais ocorrem uma série de reações químicas catalisadas por “biocatalisadores”, os quais podem ser enzimas ou células vivas (SCHIMIDELL; FACCIOTTI, 2001).

A fermentação alcoólica é um processo bioquímico, no qual, por vias metabólicas, o substrato é metabolizado a álcool etílico,gás carbônico e glicerol, sob a ação enzimática das leveduras. Uma vez iniciada o processo de fermentação alcoólica, aparecem as transformações intrínsecas do processo, ou seja, desprendimento de gás carbônico, produção de álcool etílico e elevação da temperatura do mosto em fermentação (BASSO et al., 2001)

A produção de etanol pode ser realizada a partir de diferentes fontes de matérias-primas.O etanol que é produzido do petróleo é usado basicamente como solvente na indústria química; o etanol que é produzido a partir da cana-de-açúcar é utilizado como desinfetante, ingrediente na indústria de alimentos, na produção de fármacos e, principalmente, usado como combustível alternativo à gasolina. (GOMEZ, 2011).
Para produzir álcool por via fermentativa são necessárias várias fases desde opreparo do meio até a destilação. A fermentação de etanol ocorre em 12 reações sequenciais, sendo que cada uma é catalisada por uma enzima (BASSO et al., 2001).

De acordo com GOMEZ (2011) as enzimas glicolíticas são influenciadas por fatores tais como, nutrientes, minerais, vitaminas, inibidores, substâncias do próprio metabolismo, pH, temperatura e outros, fatores estes que tendem a inibir eoutros a estimular a ação enzimática, afetando, assim, o desempenho dos processos fermentativos.

3.2 Bioquímica da Fermentação Alcoólica

A fermentação alcoólica é a ação de leveduras sobre açúcares fermentáveis contidos em uma solução/suspensão. As leveduras são organismos eucarióticos e formam uma das classes mais importantes dos fungos; as do tipo Saccharomyces são as mais utilizadas na...