Modelagem e simulação de biorreatores em série para a obtenção de etanol usando a equação de Tosetto
| Autor: | Castro, João Victor Sales, Bosch Neto, Juan Canellas |
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| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | The Journal of Engineering and Exact Sciences; Vol. 7 No. 2 (2021); 12228-01-08e The Journal of Engineering and Exact Sciences; Vol. 7 Núm. 2 (2021); 12228-01-08e The Journal of Engineering and Exact Sciences; v. 7 n. 2 (2021); 12228-01-08e The Journal of Engineering and Exact Sciences Universidade Federal de Viçosa (UFV) instacron:UFV |
| ISSN: | 2527-1075 |
| Popis: | In this work, a process for transient ethanol production was simulated with bioreactors arranged in series. The simulation was performed in the OCTAVE software, solving a system of nine non-linear differential equations, using the numerical method of Runge-Kutta. With this simulation it was possible to verify the effectiveness of the use of a bioreactor in the production of ethanol, considering the boundary conditions and establishing the characteristics for a possible optimization of the conversion and productivity in the process. From the results of the simulation, it was observed that the Tosetto Equation is suitable for modeling the process of obtaining ethanol in bioreactors and consistent with published works. The concentration of cells increased significantly, in three hours of process it entered a permanent regime, which is compatible with the theory of cell growth. Regarding the concentration of the substrate, it was observed that it decreased significantly up to 4 hours and after 10 hours there is a small increase in concentration, indicating inhibition by the substrate. The concentration of the ethanol product increased by ten percent with each passage through reactors 1, 2 and 3 until reaching a concentration of ethanol of eighty grams per liter in a transient regime. The simulation carried out in three stages makes the process more efficient instead of using only one bioreactor. Neste trabalho foi simulado um processo para produção de etanol em regime transiente com biorreatores dispostos em série. A simulação foi realizada no software OCTAVE, resolvendo um sistema de nove equações diferenciais não-lineares, através do método numérico de Runge-Kutta. Com esta simulação foi possível verificar a efetividade da utilização de um biorreator na produção de etanol, considerando as condições de contorno e estabelecendo as características para uma possível otimização da conversão e produtividade no processo. A partir dos resultados da simulação observou-se que a Equação de Tosetto é adequada para a modelagem do processo de obtenção do etanol em biorreatores e condizente com trabalhos publicados. A concentração de células aumentou significativamente, em três horas de processo entrou em regime permanente, que é compatível com a teoria de crescimento celular. Em relação à concentração do substrato foi observado que diminuiu significativamente até 4 horas e após dez horas ocorre um pequeno crescimento na concentração, indicando a inibição pelo substrato. A concentração do produto etanol aumentou de dez por cento a cada passagem pelos reatores 1, 2 e 3 até atingir uma concentração de etanol de oitenta gramas por litro em regime transiente. A simulação realizada em três estágios torna o processo mais eficiente ao invés de se utilizar apenas um biorreator. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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