Simulação da Transferência de Calor na Produção de Lipases por Fermentação em Estado Sólido em Biorreator de Bandejas

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Silva, Mirella Pessôa Diniz da
• Orientador(a): Agudelo, Lina María Grajales
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Tocantins; Palmas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Agroenergia - PPGA
• País: BR
• Palavras-chave em Português: Lipases. Fermentação em Estado Sólido. Modelo Matemático. Biodiesel Enzimático. Resíduos Agroindustriais. Solid State Fermentation. Mathematical Model. Enzymatic Biodiesel. Agroindustrial waste
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11612/6638

O crescimento econômico e a crescente demanda energética mundial evidenciam a importância da utilização de recursos energéticos renováveis, logo, os resíduos agroindustriais surgem como alternativas promissoras de matérias-primas para diversos bioprodutos. Dentre as várias enzimas aplicadas na biocatálise, as lipases ganharam grande destaque na biotecnologia e no mercado industrial para a produção de biodiesel. Devido à relevância temática, a presente dissertação tem como objetivo desenvolver um modelo matemático unidimensional, capaz de simular a transferência de calor no processo de produção de lipases, por fermentação em estado sólido, em um biorreator de bandejas. Para isto, equações de equilíbrio individuais foram escritas para as fases sólida e gasosa e as relações constitutivas que explicam o efeito das condições ambientais no desempenho do bioprocesso foram simuladas utilizando o Matlab R2022b (MathWorks Inc., Natick, Massachusetts, Estados Unidos). Os parâmetros utilizados na simulação foram obtidos através de pesquisas anteriores, realizadas por discentes e pós- graduandos em laboratório. Na simulação, a umidade e a vazão de entrada de ar foram consideradas constantes durante todo o processo fermentativo. O modelo proposto foi capaz de prever os perfis de temperatura e a cinética de produção da lipase, obtida com base na liberação de moléculas de CO 2 pelo metabolismo respiratório do microrganismo, ao longo do processo de cultivo e em qualquer posição do leito. Os dados das simulações demonstraram a influência negativa no aumento da espessura da carga de substrato, inibindo a biossíntese das lipases com a ampliação da variação dos perfis de temperatura ao longo da fermentação. Esta condição foi causada pelo acúmulo de calor metabólico gerado no meio de cultivo das bandejas no biorreator. Nos resultados da simulação foi observado que, o tempo empregado de 7 dias e cargas de 1 cm de substrato, mostraram-se como a combinação mais eficiente para a biossíntese enzimática