Modelação e simulação de um pervaporador acoplado a um processo de sacarificação-fermentação para a produção de etanol
| Autor: | Cubillos-Lobo, Jairo Antonio, Bustamante-Londoño, Felipe, Acosta-Cárdenas, Alejandro |
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| Jazyk: | Spanish; Castilian |
| Rok vydání: | 2015 |
| Předmět: |
Sacarificación-fermentación simultánea
Silicalita Modelação e simulação Pervaporación Silicalita Integração de processos Bioetanol Bioethanol Silicalite Process integration Integración de procesos Pervaporation PDMS Modelación y simulación Modelling and Simulation Sacarificação-fermentação simultânea Pervaporação Simultaneous Saccharification Fermentation |
| Zdroj: | Revista Facultad de Ingeniería, Volume: 24, Issue: 40, Pages: 49-66, Published: SEP 2015 |
| Popis: | Actualmente, la integración de procesos es considerada una opción viable para reducir costos en la producción de etanol a partir de biomasa. Simulaciones y resultados experimentales han demostrado los beneficios de la integración de las etapas de sacarificación y fermentación y del acoplamiento del proceso de fermentación a la recuperación in-situ de etanol por pervaporación en la producción de bioetanol; sin embargo, no se han publicado estudios de la integración del proceso de sacarificación-fermentación simultánea con membranas de separación, para la remoción insitu de etanol a partir del caldo de fermentación. En este trabajo se aborda esta necesidad, mediante la modelación y simulación de la producción de etanol a partir de almidón de yuca por sacarificación-fermentación simultánea, acopladas a un sistema de remoción in-situ de etanol por pervaporación, con membranas a base de polidimetilsiloxano (PDMS), silicalita y PDMS-Silicalita. La membrana de PDMS se modeló usando el mecanismo de solución-difusión, mientras que para la membrana de silicalita se utilizó el modelo de adsorción-difusión. Para el modelo del proceso de sacarificaciónfermentación simultánea (SSF) se utilizó una fusión del modelo multicadena (Michaelis-Menten), junto con un modelo tipo Monod. El ajuste del modelo de SSF a los datos experimentales reportados, así como de los modelos de membranas de PDMS y silicalita a los valores reportados en la literatura es bueno: la máxima desviación encontrada es del orden de 3%. El modelo integrado se utilizó para predecir la concentración de etanol en función del tiempo durante la sacarificación-fermentación simultánea. Process integration is now days considered a viable option for reducing ethanol production costs from biomass. Both experimental and simulation results have shown the benefits of coupling saccharification and fermentation as well as fermentation and pervaporation. However, the integration of simultaneous saccharification-fermentation with membrane-based in-situ removal of ethanol, which would allow reaching the benefits of this approach, has not been reported yet. This work aims to obtain the modelling and simulation’s results in the production of ethanol, from cassava starch by simultaneous saccharification and fermentation, coupled with the membranes separation, based on Silicalite PDMS, and PDMS-Silicalite. A combined solution-diffusion mechanism and adsorption-diffusion mechanism was used for modelling the PDMS membrane where as the Maxwell-Stefan multi-component mass-transfer equations were used for modelling the silicalite membrane..A simultaneous-saccharification and fermentation process was modelled, using a multi-chain model (Michaelis-Menten) coupled with the Monod model. The maximum deviation found in the adjusted SSF model to the reported experimental data, as well as the values for PDMS and silicalite membrane models, is in the 3% range. The integrated model was used to predict the ethanol concentration during the simultaneous saccharification-fermentation process. Atualmente, a integração de processos é considerada uma opção viável para reduzir custos na produção de etanol a partir de biomassa. Simulações e resultados experimentais têm demonstrado os benefícios da integração das etapas de sacarificação e fermentação e do acoplamento do processo de fermentação à recuperação in situ de etanol por pervaporação na produção de bioetanol; porém, não tem sido publicados estudos da integração do processo de sacarificação-fermentação simultânea com membranas de separação, para a remoção in situ de etanol a partir do caldo de fermentação. Neste trabalho se aborda esta necessidade, mediante a modelação e simulação da produção de etanol a partir de amido de mandioca por sacarificação-fermentação simultânea, acopladas a um sistema de remoção in situ de etanol por pervaporação, com membranas a base de polidimetilsiloxano (PDMS), silicalita e PDMS-Silicalita. A membrana de PDMS modelou-se usando o mecanismo de solução-difusão, enquanto que para a membrana de silicalita se utilizou o modelo de adsorção-difusão. Para o modelo do processo de sacarificação-fermentação simultânea (SSF) utilizou-se uma fusão do modelo de várias correntes (Michaelis-Menten), junto com um modelo tipo Monod. O ajuste do modelo de SSF aos dados experimentais reportados, assim como dos modelos de membranas de PDMS e silicalita aos valores reportados na literatura é bom: o máximo desvio encontrado é da ordem de 3%. O modelo integrado utilizouse para predizer a concentração de etanol em função do tempo durante a sacarificação-fermentação simultânea. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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