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dc.contributor.authorRibeiro, Carolina Torres
dc.date.accessioned2021-10-18T14:03:02Z
dc.date.available2021-10-18T14:03:02Z
dc.date.issued2018-06-18
dc.identifier.citationRIBEIRO, 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.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15022
dc.description.abstractWithin 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.sponsorshipNão recebi financiamentopor
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.subjectXilitolpor
dc.subjectProcesso de separaçãopor
dc.subjectSimulaçãopor
dc.subjectXyliitoleng
dc.subjectSeparation processeng
dc.subjectSimulationeng
dc.titleSimulação do processo de separação do xilitol proveniente da rota biotecnológica de fermentação da xilose utilizando os softwares livres COCO e Scilabpor
dc.title.alternativeSimulation of the xylitol separation process from the biotechnological route of xylose fermentation using the free softwares COCO and Scilabeng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Lima, Alice Medeiros de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0038936541518854por
dc.description.resumoFrente 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 purezapor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2756455429478996por
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQpor


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