dc.contributor.author | Bento, Renato Franco de Camargo | |
dc.date.accessioned | 2021-05-02T21:37:32Z | |
dc.date.available | 2021-05-02T21:37:32Z | |
dc.date.issued | 2021-04-08 | |
dc.identifier.citation | BENTO, Renato Franco de Camargo. Proposta de processos químicos para melhor recuperação de hidrocarboneto de alto valor agregado de uma indústria de biotecnologia. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14209. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14209 | |
dc.description.abstract | The biotechnology industry studied produces a long-chain branched hydrocarbon as one
of its main products with high added value and precursor to various chemicals of
commercial interest. This hydrocarbon is produced by aerobic respiration of a
genetically modified microorganism, and part of the target product during the
purification step. The fraction of the bioproduct lost in the downstream step, if
recovered, could have a positive impact on the overall bioprocess performance and,
therefore, on the company’s profitability. This work proposes to evaluate the
characteristics of the effluent streams of the hydrocarbon (oil) recovery and purification
steps, based on the quantification of their concentration in these streams and their
association form with the other by-products, to propose alternatives for its recovery.
The industrial production data from 2020 were used for this study, and the statistical
analysis of the quantitative data of the effluent stream identified two important point of
oil losses. The first one occurs in the fermentation broth cell separation step (separation
step 1), which 4.21% of the hydrocarbon is lost either by emulsification with vinasse or
by microbial cells internal association. The second one occurs in the oil/water separation
phase (separation step 2), which approximately 12% of the hydrocarbon fed is lost either
by emulsification with the aqueous phase or by emulsification with dead cells still
present in the feed stream (<1%). From this study, it is proposed that cells be separated
(step 1) by cross-flow filtration or centrifugation, followed by cell disruption by high
pressure homogenization for oil extraction aided by an apolar organic solvent. For the
separation step 2, it is proposed to separate the cells remaining from step 1 by crossflow filtration or by series membrane filtration with appropriate sized pores. then the
filtrate, mostly containing an aqueous phase would be sent to a liquid-liquid extraction
column for the separation of the oil phase. As an alternative, if the separation step 2
feed stream contains less emulsified oil, it could be recovered by evaporations in steps
at low pressures for water evaporation (first step) and oil evaporation (second step),
remaining the solids in the evaporator. It is concluded the downstream steps of the
studied industry could be modified to increasing the overall yield of the process by
recovering the lost fraction of the interested product. However, the modification
proposed requires future studies of economic viability and process capability to achieve
the final product required purity (>97%) to decision making. | por |
dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Biotecnologia | por |
dc.subject | Recuperação de bioprodutos | por |
dc.subject | Purificação | por |
dc.subject | Biotechnology | por |
dc.subject | Bioproducts recovery | por |
dc.subject | Purification | por |
dc.title | Proposta de processos químicos para melhor recuperação de hidrocarboneto de alto valor agregado de uma indústria de biotecnologia | por |
dc.title.alternative | Proposal of chemical processes for better recovery of high value-added hydrocarbons from a biotechnology industry | por |
dc.type | TCC | por |
dc.contributor.advisor1 | Tardioli, Paulo Waldir | |
dc.contributor.advisor1 | Lopes, Eduardo Bruno | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0808991927126468 | por |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4835270236812524 | por |
dc.description.resumo | A indústria biotecnológica estudada produz um hidrocarboneto ramificado de cadeias
longas como um de seus principais produtos de alto valor agregado e precursor de vários
produtos químicos de interesse comercial. Esse hidrocarboneto é produzido por
respiração aeróbica de um microrganismo geneticamente modificado, e parte dele é
perdida durante a etapa de purificação. A fração do bioproduto perdida nas etapas
dowstream, se recuperada, poderia impactar positivamente no rendimento global do
bioprocesso e, por conseguinte, na lucratividade da empresa. Neste contexto, esse
trabalho teve por objetivo avaliar as características das correntes efluentes das etapas
de recuperação e purificação do hidrocarboneto (óleo) e, a partir da quantificação da
sua concentração nessas correntes e da sua forma de associação com os demais
subprodutos, propor alternativas para a sua recuperação e reaproveitamento. Para esse
estudo, foram utilizados os dados de produção industrial de 2020, e a análise estatística
dos dados quantitativos das correntes efluentes identificou dois pontos importantes de
perdas do óleo. A primeira perda ocorre na etapa de separação das células do caldo
fermentado (etapa de separação 1), em que 4,21% do hidrocarboneto produzido é
perdido, ou por emulsificação com a vinhaça ou por associação interna com as células
microbianas. A segunda perda ocorre na separação das fases oleosa e aquosa (etapa de
separação 2), em que aproximadamente 12% do hidrocarboneto alimentado é perdido,
ou por emulsificação com a fase aquosa ou por emulsificação com células mortas ainda
presentes na corrente de alimentação (< 1%). A partir desse levantamento, propõe-se
que as células sejam separadas (etapa 1) por uma filtração de fluxo cruzado ou
centrifugação, seguida do rompimento celular por homogeneização de alta pressão para
a extração do óleo, auxiliada por um solvente orgânico apolar. Para a etapa de separação
2, propõe-se a separação das células, remanescentes da etapa 1, por filtração de fluxo
cruzado ou filtrações em série utilizando membranas com poros de tamanhos
adequados. O filtrado, majoritariamente contendo uma fase aquosa, seria então enviado
a uma coluna de extração líquido-líquido para a separação da fase oleosa.
Alternativamente, se a corrente de alimentação da etapa de separação 2 contiver menos
óleo emulsificado, a recuperação do óleo poderia dar-se por evaporações em estágios a
baixas pressões para a evaporação da água (primeiro estágio) e do óleo (segundo
estágio), restando ao final no evaporador os sólidos. Conclui-se, portanto, que as etapas
de downstream da indústria estudada poderiam ser modificadas para a recuperação das5
frações perdidas do produto de interesse, aumentando-se assim o rendimento global do
processo. Entretanto, as propostas de modificações requerem estudos futuros de
viabilidade econômica e pureza requerida (> 97%) do produto final pelo mercado
consumidor para a tomada de decisões. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/4719672751670857 | por |
dc.publisher.course | Engenharia Química - EQ | por |