dc.contributor.author | Ribeiro, Carolina Torres | |
dc.date.accessioned | 2021-10-18T14:03:02Z | |
dc.date.available | 2021-10-18T14:03:02Z | |
dc.date.issued | 2018-06-18 | |
dc.identifier.citation | RIBEIRO, Carolina Torres. Simulação do processo de separação do xilitol proveniente da rota biotecnológica de fermentação da xilose utilizando os softwares livres COCO e Scilab. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15022. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15022 | |
dc.description.abstract | Within a context of a growing global market of low-calorie products, it is possible to
highlight the production of sweeteners – products whose sweetening capacity is similar to
sucrose – among which is xylitol, a sugar metabolized independently of insulin action –
which makes it tolerable by diabetics – found naturally in fruits, vegetables, yeasts, lichens
and algae. Due to the economic unfeasibility of the polyol’s conventional methods of
obtaining – solid-liquid extraction and catalytic reduction of xylose – many studies have
been set up to formulate alternative means to produce it. Considered very promising, the
biotechnological production consists of xylan fermentation, obtained from the acid or
enzymatic hydrolysis of lignocellulosic materials rich in xylan, such as hemicellulosic
hydrolysate of sugarcane bagasse, by capable microorganisms and consequent release of
xylitol, as well as other metabolites in fermentation broth. Obtaining the product of interest
gets related to its separation from the broth that, due to its complexity, presents a high cost
in relation to the rest of the process, which motivates, therefore, the study of several
techniques that enable it. Some examples discussed in the literature are: use of zeolites,
resins, crystallization, activated carbon adsorption, liquid-liquid extraction, precipitation and
membrane application. Therefore, the present study aimed the simulation, using the free
softwares COCO and Scilab, of the fermentative step and the synthesis of the separation
process that offers possible means to obtain xylitol produced in a microbiological
environment, as well as the analysis of the behavior of the system and the properties of the
substances involved in the simulation environment. For this, an integration module was used
between the two softwares that enabled the resolution of the system of ordinary differential
equations that describes the kinetic model of xylitol production by xylose fermentation by
Candida tropicalis. From the result obtained for the system in the Scilab routine, using the
properties of the feed stream defined in the COCO environment, the production of xylitol,
which was 1260.37 kg.h-1, as well as the secondary metabolites, ethanol e glycerol, 237.14
kg.h-1 and 284.56 kg.h-1, respectively, that compose the flow to be purified in the subsequent
steps, could be estimated. The proposed separation process consisted of liquid-liquid
extraction using ethyl acetate as solvent and presented a reasonable behavior in terms of
xylitol recovery, with loss of less than 1%, as reported by similar researches. Subsequently,
unitary operations were used for solvent recovery as well as for the concentration of xylitol
stream, resulting in a current with 73% w/w xylitol, which is equivalent to 0.18 kg per kg of
feed xylose, and would in practice make it possible to crystallize and obtain the product of
interest with a high degree of purity. | eng |
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 | Xilitol | por |
dc.subject | Processo de separação | por |
dc.subject | Simulação | por |
dc.subject | Xyliitol | eng |
dc.subject | Separation process | eng |
dc.subject | Simulation | eng |
dc.title | Simulação do processo de separação do xilitol proveniente da rota biotecnológica de fermentação da xilose utilizando os softwares livres COCO e Scilab | por |
dc.title.alternative | Simulation of the xylitol separation process from the biotechnological route of xylose fermentation using the free softwares COCO and Scilab | eng |
dc.type | TCC | por |
dc.contributor.advisor1 | Lima, Alice Medeiros de | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0038936541518854 | por |
dc.description.resumo | Frente ao crescimento do mercado mundial de produtos de reduzido teor calórico, pode-se
salientar a produção de edulcorantes – produtos cuja capacidade de adoçar é semelhante à
da sacarose – dentre os quais destaca-se o xilitol, um açúcar metabolizado
independentemente da ação da insulina – o que o torna tolerável por diabéticos – encontrado
naturalmente em frutas, vegetais, leveduras, líquens e algas. Devido à inviabilidade
econômica dos métodos convencionais de obtenção desse poliol – extração sólido-líquido e
redução catalítica da xilose – muitos estudos têm sido feitos para formulação de rotas
alternativas para produzi-lo. Considerada bastante promissora, a produção biotecnológica
consiste na fermentação da xilose, obtida da hidrólise ácida ou enzimática de materiais
lignocelulósicos ricos em xilana, tal como o hidrolisado hemicelulósico de bagaço de canade-açúcar, por micro-organismos capazes e consequente liberação de xilitol, bem como de
outros metabólitos, no meio fermentativo. A obtenção do produto de interesse fica então
sujeita a sua separação do meio que, devido a sua complexidade, apresenta custo elevado em
relação ao restante do processo, o que motiva, portanto, o estudo de diversas técnicas que a
possibilitem. Alguns exemplos abordados são: utilização de zeólitas, resinas, cristalização,
adsorção em carvão ativado, extração líquido-líquido, precipitação e aplicação de
membranas. Diante disso, o presente estudo objetivou a simulação, utilizando os softwares
livres COCO e Scilab, da etapa fermentativa e a síntese do processo de separação que
viabiliza a obtenção do xilitol produzido por via microbiológica, bem como a análise do
comportamento do sistema e das propriedades das substâncias envolvidas no ambiente de
simulação. Para tanto, utilizou-se um módulo de integração entre os dois softwares que
possibilitou a resolução do sistema de equações diferenciais ordinárias que descrevem o
modelo cinético da produção de xilitol por fermentação de xilose por Candida tropicalis. A
partir do resultado obtido para o sistema na rotina do Scilab, mediante utilização das
propriedades da corrente de alimentação definida no ambiente do COCO, pôde-se estimar a
produção do xilitol, correspondente a 1260,37 kg.h-1, bem como dos metabólitos
secundários, etanol e glicerol, 237,14 kg.h-1 e 284,56 kg.h-1, respectivamente, que compõem
o fluxo a ser purificado nas etapas subsequentes. O processo de separação proposto consistiu
na extração líquido-líquido utilizando como solvente o acetato de etila e apresentou
comportamento razoável em termos de recuperação do xilitol, sendo a perda inferior a 1%,
em conformidade ao reportado em trabalhos semelhantes. Na sequência, foram utilizadas
operações unitárias para a recuperação do solvente, bem como para a concentração da
corrente de xilitol, resultando em uma corrente com 73% m/m de xilitol, equivalente a 0,18
kg por kg de xilose alimentada, o que possibilitaria, na prática, a cristalização e obtenção do
produto de interesse com elevado grau de pureza | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/2756455429478996 | por |
dc.publisher.course | Engenharia Química - EQ | por |