Artigo Completo - Open Access.

Idioma principal

EFEITO DE PARÂMETROS ESTRUTURAIS DO SUBSTRATO SOBRE PREDIÇÕES DE TEMPERATURA E UMIDADE EM BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO SÓLIDA

CASCIATORI, FERNANDA PERPÉTUA; BÜCK, ANDREAS; TSOTSAS, EVANGELOS; THOMÉO, JOÃO CLÁUDIO;

Artigo Completo:

A fermentação em estado sólido (FES) é um processo biotecnológico que consiste no cultivo de microrganismos em matriz sólida porosa úmida. Quando do cultivo em biorreatores de leito empacotado, o sobreaquecimento do leito (devido à geração de calor metabólico) e a secagem do substrato sólido (devido à percolação de ar) são problemas comuns, que limitam a aplicação industrial da FES. Devido às dificuldades de medidas experimentais, modelos matemáticos são utilizados para predizer perfis térmicos e de umidade ao longo do processo. Nestes modelos, as propriedades estruturais da matriz sólida são importantes parâmetros nos balanços de energia e de umidade nos biorreatores de leito empacotado. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de parâmetros estruturais do substrato sobre as predições, por meio de um modelo heterogêneo bidimensional recentemente proposto, de temperaturas e umidades ao longo de um processo de FES empregando-se o fungo Myceliophthora thermophila I-1D3b, que é bom produtor de enzimas celulolíticas, as quais são essenciais à cadeia de produção do etanol de segunda geração a partir de biomassa lignocelulósica. O aumento de temperatura foi predito mais intenso em leitos com baixa porosidade, ao passo que a secagem do substrato foi predita mais intensa em leitos com alta porosidade. Portanto, a porosidade exerce efeitos opostos sobre o aquecimento e a secagem do leito, denotando que a operação de biorreatores de FES em leitos empacotados e a escolha do substrato ideal não são tarefas triviais.

Artigo Completo:

Palavras-chave: ,

Palavras-chave: ,

DOI: 10.5151/ENEMP2015-LE-305

Referências bibliográficas
  • [1] BARRIOS-GONZALEZ, J.; GONZALEZ, H.; MEJIA, A. Effect of particle size, packing density and agitation on penicillin production in solid state fermentation. Biotechnology Advances, v. 11, p. 539-547, 1993.
  • [2] CASCIATORI, F. P. Produção de celulases fúngicas por fermentação em estado sólido: ampliação de escala de biorreatores de leito fixo. 2015. 177p. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Alimentos) – Universidade Estadual Paulista, São José do Rio Preto, 2015.
  • [3] CASCIATORI, F. P.; LAURENTINO, C. L.; LOPES, K. C. M.; SOUZA, A. G.; THOMÉO, J. C. Stagnant Effective Thermal Conductivity of Agro-Industrial Residues for Solid-State Fermentation. International Journal of Food Properties, v. 16, p. 1578-1593, 201
  • [4] CASCIATORI, F. P.; LAURENTINO, C. L.; TABOGA, S. R.; CASCIATORI, P. A.; THOMÉO, J. C. Structural Properties of Beds Packed with Agro-Industrial Solid By-Products Applicable for Solid-State Fermentation: Experimental Data and Effects on Process Performance. Chemical Engineering Journal, v. 255, p. 214-224, 201
  • [5] CASCIATORI, F. P; LAURENTINO, C. L.; ZANELATO, A. I.; THOMÉO, J. C. Hygroscopic properties of agro-industrial solid by-products applied in solid-state fermentation for cellulase production. Industrial Crops and Products, v. 64, p. 114-123, 201
  • [6] MARTIN, N.; GUEZ, M. A. U.; SETTE, L. D.; DA SILVA, R; GOMES, E. Pectinase production by a brazilian thermophilic fungus Thermomucor indicae-seudaticae N31 in solid-state and submerged fermentation. Microbiology, v. 79, p. 306-313, 2010.
  • [7] MARTIN, N.; DE SOUZA, S. R.; DA SILVA, R; GOMES, E. Pectinase production by fungal strains in solid-state fermentation using agro-industrial bioproduct. Brazilian Archives of Biology and Technology, v. 47, p. 813-819, 2004.
  • [8] MENDES, F. B.; GUTIERREZ, A. M. C. Efeito da umidade nas propriedades físicas e estruturais do bagaço de cana. In: XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, 2014, Florianópolis. Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Florianópolis, CD-Rom.
  • [9] SANGSURASAK, P.; MITCHELL, D. A. The investigation of transient multidimensional heat transfer in solid state fermentation. Chemical Engineering Journal, v. 60, p. 199-204, 1995a.
  • [10] SANGSURASAK, P.; MITCHELL, D. A. Incorporation of death kinetics into a 2-D dynamic heat transfer model for solid state fermentation. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, v. 64, p. 253-260, 1995b.
  • [11] SANGSURASAK, P.; MITCHELL, D. A. Validation of a model describing two-dimensional heat transfer during solid-state fermentation in packed bed bioreactors. Biotechnology and Bioengineering, v. 60, p. 739-749, 1998.
  • [12] SAUCEDO-CASTAÑEDA,G.;GUTIÉRREZ- ROJAS, M.; BACQUET, G.; RAIMBAULT, M.; VINIEGRA-GONZÁLEZ,G.Heat transfer simulation in solid substrate fermentation. Biotechnology and Bioengineering, v. 35, p. 802-808, 1990.
  • [13] TSOTSAS, E. Heat and Mass Transfer in Packed Beds with Fluid Flow. VDI Heat Atlas. Berlin: Springer-Verlag, 2010.
  • [14] VON MEIEN, O. F.; MITCHELL, D. A. A two-phase model for water and heat transfer within an intermittently mixed solid-state fermentation bioreactor with forced aeration. Biotechnology and Bioengineering, v. 79, p. 416-428, 2002.
Como citar:

CASCIATORI, FERNANDA PERPÉTUA; BÜCK, ANDREAS; TSOTSAS, EVANGELOS; THOMÉO, JOÃO CLÁUDIO; "EFEITO DE PARÂMETROS ESTRUTURAIS DO SUBSTRATO SOBRE PREDIÇÕES DE TEMPERATURA E UMIDADE EM BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO SÓLIDA", p. 312-319 . In: In Anais do XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados - ENEMP 2015 [=Blucher Engineering Proceedings]. São Paulo: Blucher, 2015. . São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 2359-1757, DOI 10.5151/ENEMP2015-LE-305

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações