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dc.contributor.authorPinto, Ariane Silveira Sbrice
dc.date.accessioned2021-03-08T15:00:06Z
dc.date.available2021-03-08T15:00:06Z
dc.date.issued2017-02-20
dc.identifier.citationPINTO, Ariane Silveira Sbrice. Monitoramento por espectroscopia dos compostos fenólicos e furaldeídos gerados no processamento de biomassa lignocelulósica. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13942.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13942
dc.description.abstractThe major process challenge of the second-generation ethanol (2G) production is related with characterization of hydrolyzate from lignocellulosic biomass, which often contains high quantities of phenolic compounds and furan derivatives. These components of hydrolyzate are responsible for inhibit and deactivate enzymes during hydrolysis in addition to negatively influence the fermentation step. The phenolic compounds and furaldehydes quantification could help to highlight the bioprocesses limitations. As a result, it could allow the process improvement that may be characterized by more productive, robust and tolerant to these compounds. Concerning about this objective, rapid, efficient, and low-cost technologies for monitoring the phenolic compounds and furan derivatives are essential for better control of the pretreatment, hydrolysis and fermentation steps during 2G ethanol production. For achieving that goal it was verified the viability of monitoring phenolic compounds and furaldheydes by the use of chemometric techniques. The Ultraviolet Visible and Near Infrared spectral regions were analyzed in association with Partial Least Squares (PLS) regression for monitoring the inhibitors from pretreatment hydrolyzate of sugarcane bagasse. Hydrolyzate samples from liquid hot water pretreatment of biomass plus synthetic samples were evaluated on distinct calibration and test trials. The negative effect in both hydrolysis and fermentation process were considered for monitoring components from hydrolyzate and synthetic mixtures. Then, the concentration of vanillin, hydroxymethylfurfural, furfural, as well as ferulic, gallic and p-coumaric acids were analyzed. It was found that the most accurate PLS model could be used to monitor phenolic compounds and furaldehydes during the liquid hot water pretreatment of lignocellulosic material from three different operating conditions. The best predicting concentrations provided satisfactory accuracy for each analyte by presenting PLS-UV-Vis models with potential for process monitoring (standard deviation of prediction for cross-validation leave-one-out (RMSECV) around 3.0 to 9.0% and residual predictive deviation (RPD) was from 2.0 up to 5.0).eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectCompostos fenólicospor
dc.subjectEtanol de segunda geraçãopor
dc.subjectEspectroscopia no infravermelho próximopor
dc.subjectEspectroscopia no ultravioleta-visívelpor
dc.subjectRegressão por mínimos quadrados parciaispor
dc.subjectPhenolic compoundseng
dc.subjectSecond-generation ethanoleng
dc.subjectNear infrared spectroscopyeng
dc.subjectUltraviolet-visible spectroscopyeng
dc.subjectPartial least squares regressioneng
dc.titleMonitoramento por espectroscopia dos compostos fenólicos e furaldeídos gerados no processamento de biomassa lignocelulósicapor
dc.title.alternativeSpectroscopy monitoring of phenolic compounds and furaldehydes that are generated in the processing of lignocellulosic biomasseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Farinas, Cristiane Sanchez
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9933650905615452por
dc.contributor.advisor-co1Ribeiro, Marcelo Perencin de Arruda
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0381402687491195por
dc.description.resumoUm dos principais desafios na produção do etanol de segunda geração (2G) está relacionado à caracterização dos hidrolisados da biomassa lignocelulósica que, frequentemente, contêm quantidades elevadas de compostos fenólicos e furaldeídos. Estes componentes são responsáveis por inibir e desativar enzimas no processo de hidrólise, além de influenciarem negativamente na etapa de fermentação. A quantificação dos compostos fenólicos e furaldeídos poderia auxiliar na elucidação das limitações destes bioprocessos. Consequentemente, seria possível otimizar a produção de etanol 2G com estratégicas aplicadas ao processo, tornando-o mais eficiente, robusto e tolerante a estes inibidores. Neste contexto, tecnologias rápidas, eficientes e de baixo custo para o monitoramento dos furaldeídos e compostos fenólicos torna-se crucial na otimização das etapas de produção do etanol 2G. A fim de alcançar este propósito, avaliou-se a viabilidade de monitorar os principais inibidores presentes no hidrolisado a partir de técnicas quimiométricas. Espectroscopias nas regiões do Ultravioleta-Visível bem como do Infravermelho Próximo associadas à regressão por Mínimos Quadrados Parciais (do inglês, Partial Least Squares - PLS) foram avaliadas no monitoramento de inibidores originados no processo de pré-tratamento do material lignocelulósico da cana-de-açúcar. Amostras de hidrolisado obtidas no pré-tratamento hidrotérmico da biomassa, bem como amostras sintéticas foram consideradas em diferentes conjuntos de calibração e teste dos modelos PLS. A escolha dos analitos monitorados foi baseada no efeito inibitório provocado nas etapas de hidrólise enzimática e fermentação. Assim, analisaram-se modelos de previsão para a concentração de vanilina, hidroximetilfurfural, furfural, bem como para os ácidos felúrico, gálico e p-cumárico. Os resultados garantiram o monitoramento destes compostos no hidrolisado do pré- tratamento hidrotérmico do bagaço da cana-de-açúcar em três condições de operação. As previsões de concentração foram satisfatoriamente precisas em modelagens PLSUV-Vis, apresentando modelos PLS com potencial aplicação no monitoramento destes analitos durante o processo (desvio padrão de previsão na validação cruzada leave-oneout (RMSECV) em torno de 3,0 a 9,0% e desvio residual de previsão (RPD) de 2,0 até 5,0).por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.subject.cnpqENGENHARIASpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::METODOS OTICOS DE ANALISEpor
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 132172/2015-1por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6134437994430328por


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