Modelagem de processo industrial de fermentação alcoolica continua com reatores de mistura ligados em serie

Abstract

Dedico, com muito carinho, este trabalho às irmãs Regina, pela ajuda financeira e sua alegria que sempre me encorajou, Fabiana, que nunca me deixou passar dificuldades e pelo seu carinho, e Liliana, pelo exemplo profissional e toda a ajuda tanto monetária quanto intelectual que me deu durante o doutorado. À Mamãe, Líria, que se eu fosse escrever os motivos ficariam maiores que minha tese, ela está nesta lista só por existir.Ao papai, Fábio, por me ajudar a ser quem eu sou.iii AgradecimentosEste doutorado me mostrou o quanto eu posso contar com as pessoas, o que faz com que seja difícil expressar todos os agradecimentos necessários. Resolvi, então, fazê-lo em texto contínuo, de acordo com a cronologia. Ao final do meu mestrado na UFMG, conversei com o Prof. Dr. Eloízio Ribeiro, da UFU, sobre o doutorado. Ele me indicou a Unicamp e entrei em contato com o Departamento de Processos Biotecnológicos daqui. Fui aceita como orientada pelo Prof. Dr. Sílvio Andrietta, mudando-me para Campinas no início de 2002, quando preparamos o projeto para pleitear bolsa. O momento de crise na época enfrentado pela FAPESP levou a que não conseguíssemos ajuda financeira desta instituição. Com o auxílio de minha família, a quem devo tanto, fiquei aqui até fevereiro de 2003. Durante este tempo, fiz grandes amigos no laboratório do CPQBA, onde desenvolvi a parte prática do trabalho -cito aqui as pesquisadoras Dra. Maria da Graça Stupiello e Dra. Cláudia Stroppa e, em especial, Milene, que me auxiliou em muitas etapas, Érica Ferreira, que me ajudou na realização de várias análises, e as colegas de pós Érika Durão, Gisele Tosetto e o casal Nayara Zago e José Antônio Bassetto Júnior, de quem fui madrinha de casamento. No início de 2003, a fim de enfrentar a falta de verbas, consegui um emprego na Fundação Educacional do Vale do Jequitinhonha (FEVALE) por intermédio do Prof. Aécio Miranda, tornando-me professora do curso superior de Matemática da Faculdade de Filosofia e Letras de Diamantina (FAFIDIA). Mudei-me para esta cidade e morei com Liliana, minha irmã, na casa de Seu José, Dona Carmem, Silmá, Madalena e Raquel, com quem tive momentos especiais de convivência. Nesta mesma época Conceição Maria do Socorro Ávila, diretora executiva da FEVALE, me ofereceu o cargo de coordenadora do processo seletivo das duas faculdades onde esta instituição é a fundação mantenedora -FAFIDIA e FCJ. As atividades em Diamantina me proporcionaram a possibilidade de vir regularmente a Campinas para dar continuidade ao doutorado. Em fevereiro de 2004, percebi a necessidade de um contato mais contínuo com o CPQBA na fase final do doutorado, e resolvi retornar para cá no segundo semestre. Planejei me sustentar aqui durante o tempo que restava com as economias que fiz em Diamantina. De volta aluguei um kitnet, quando, em outubro, tive todas as minhas coisas roubadas, inclusive o computador no qual desenvolvia o programa deste trabalho. Para minha sorte já tinha bons amigos aqui: me mudei para a República Sumário

Uso de água na produção de etanol de cana de açúcar

“…Na indústria brasileira, a fermentação alcoólica para a produção de etanol é feita de duas formas principais: batelada alimentada com reciclo de células (processo Melle-Boinot) e contínua. Em 2005, segundo o CTC (2005) citado por PORTO (2005), 75 a 85% das usinas de produção de álcool no Brasil utilizam o processo batelada alimentada, enquanto 15 a 25% usam o processo contínuo.…”

“…O tratamento pode ser contínuo e tem um tempo de retenção de uma a duas horas. O fermento tratado é reciclado para um novo ciclo fermentativo e, eventualmente, é usado bactericida para o controle da população contaminante (PORTO, 2005).…”

“…A quantidade de água utilizada no processo de preparo de pé de cuba é da ordem de duas vezes a quantidade de leite de levedura utilizada (NAKAHODO, 1985) 3.6.2 Processo contínuo Este processo caracteriza-se por possuir uma alimentação contínua de meio de cultura a uma determinada vazão constante, sendo o volume de reação mantido constante através da retirada contínua de caldo fermentado (PORTO, 2005).…”

“…Segundo PORTO (2005), o processo contínuo apresenta as seguintes vantagens em relação ao processo em batelada: menores equipamentos, tempo de uso otimizado, elevado rendimento médio, obtenção de vinho uniforme e maior facilidade de uso de controle avançado. Dentre as desvantagens podem ser citadas as seguintes: maior possibilidade de infecção, possibilidade de mutantes menos produtivos e dificuldade de operação em estado estacionário.…”

Modelagem e simulação de um processo fermentativo com sistema de monitoramento via supervisório.

“…Os equipamentos nos quais são conduzidas reações químicas catalisadas por enzimas ou células vivas são designados de biorreatores (PORTO, 2005). Os reatores convencionais podem ser classificados de acordo com seu modo de operação de quatro maneiras: reatores descontínuos (batelada), descontínuo alimentado, reatores de escoamento contínuo (tubular ou tanque) e reatores com processo em semi-batelada (semicontínuo).…”