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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/31966
Tipo: | Dissertação |
Título: | Modelagem e simulação de um biorreator CSTR para produção enzimática de oligossacarídeo panose |
Autor(es): | Nascimento, Erika Medeiros do |
Primeiro Orientador: | Silva, Giovanilton Ferreira da |
Resumo: | Panose é um trissacarídeo constituído por uma molécula de maltose ligada a uma molécula de glicose por uma ligação α-1,6-glicosídeo. Este trissacarídeo tem potencial para ser utilizado em diversas áreas como: alimentos, bebidas, farmacêuticos e medicamentos devido a suas características como adoçante não cariogênico, uma vez que a flora oral não o fermenta, é também considerada prebiótica por estimular o crescimento de microrganismos, como lactobacilos e bidifidobactérias, e por inibir o crescimento de microrganismos indesejados como E. coli e Samonella. Apesar de suas aplicações potenciais, esse carboidrato não é produzido em larga escala e ainda há poucos estudos e pesquisas. Aliadas às características do biorreator, a modelagem matemática surge como poderosa ferramenta para o estudo e entendimento do comportamento dos processos enzimáticos, permitindo a avaliação de mudanças, como alterações nos parâmetros operacionais, visando a otimização dos sistemas. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo desenvolver um modelo matemático de um biorreator CSTR associada ao modelo de desvio e zona morta para a produção via enzimática com dextrana-sacarase através de Leuconostic mesenteróides NRRL B-512F e simulação utilizando como ferramenta o software computacional Scilab. Os resultados obtidos mostraram que para uma melhor produção de panose faz-se necessário manter a concentração inicial da maltose de no mínimo de 400 mmol/L e a simulação do modelo proposto resultou em uma cinética enzimática com dados satisfatórios, pois através do modelo foi possível obter no final do processo uma concentração de panose de 128,36 mmol/L (Q0=0,025m3/s) e 121,07mmol/L (Q0=0,05m3/s) obtendo a maior conversão de 0,878%. Com os dados cinéticos foi realizado a modelagem o reator CSTR e foi comparado o impacto que as diferentes taxas de diluições tinham na simulação do processo, onde os resultados mostram que os efeitos da não idealidade afetaram a produção de dextrana e panose, em termos dos dois parâmetros α e β e das concentrações iniciais da maltose. |
Abstract: | Panose is a trisaccharide consisting of a maltose molecule linked to a glucose molecule by an α-1,6-glycoside bond. This trisaccharide has the potential to be used in several areas such as: food, beverages, pharmaceuticals and medicines due to its characteristics as a non-cariogenic sweetener, since the oral flora does not ferment it, it is also considered prebiotic for stimulating the growth of microorganisms, such as lactobacilli and bidifidobacteria, and by inhibiting the growth of unwanted microorganisms such as E.coli and Samonella. Despite its potential applications, this carbohydrate is not produced on a large scale and there are still few studies and research. Allied to the characteristics of the bioreactor, mathematical modeling emerges as a powerful tool for the study and understanding of the behavior of enzymatic processes, allowing the evaluation of changes, such as changes in operational parameters, aiming at optimizing systems. In this sense, this work aimed to develop a mathematical model of a CSTR bioreactor associated with the bypass model and dead zone for enzymatic production with dextran-sucrase through Leuconostic mesenteroídes NRRL B-512F and simulation using the computational software Scilab as a tool. The results obtained showed that for a better production of panose it is necessary to maintain the initial maltose concentration of at least 400 mmol/L and the simulation of the proposed model resulted in an enzymatic kinetics with satisfactory data, because through the model it was possible to obtain at the end of the process a panose concentration of 128.36 mmol/L (Q0=0.025m3/s) and 121.07mmol/L (Q0=0.05m3/s) obtaining the highest conversion of 0.878%. With the kinetic data, the CSTR reactor was modeled and the impact that the different dilution rates had on the process simulation was compared, where the results show that the effects of non-ideality affected the production of dextran and panose, in terms of both α and β parameters and initial maltose concentrations. |
Palavras-chave: | Engenharia química Panose Biorreator CSTR Cinética enzimática Chemical engineering CSTR bioreactor Enzymatic kinetics |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/31966 |
Data do documento: | 30-Mar-2023 |
Aparece nas coleções: | Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
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