Uso de modelos empíricos não-lineares para produzir a produção de celuloses utilizando Aspergillus niger e bagaço de cana de açúcar como substrato

dc.contributor.advisor1Pinotti, Laura Marina
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000250126811
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5616576281329159
dc.contributor.authorCatelan, Thais Caliman
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4982243851868365
dc.contributor.referee1Lira, Taisa Shimosakai de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/000000022690242X
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8699243861996813
dc.contributor.referee2Soares, Vinicius Barroso
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-9994-3663
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7827372090553628
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:00Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:00Z
dc.date.issued2020-03-10
dc.description.abstractA variety of studies are being carried out with a view to producing fuels from renewable sources in order to diversify the energy matrix and minimize damage to the environment. Among them, second generation ethanol (2G) stands out, which is produced from non-food or lignocellulosic biomass, such as sugar cane bagasse, soybean meal, wheat bran, wood, bagasse fruit, corncob, among others. However, in the production of 2G ethanol high-cost enzymes are used to convert cellulose into fermentable sugars, making the process industrially unviable. An alternative to make the enzyme production process more competitive is to use agro-industrial waste as a carbon source for the microorganism. This work proposed the use of different concentrations of sugarcane bagasse as a carbon source for the production of cellulases from Aspergillus niger, in submerged fermentation with agitated tank bioreactor. And, later, empirical mathematical models were used to predict cellulose production, substrate consumption and cell growth. The maximum rate of variation of enzyme activity and substrate consumption were modeled with sigmoid equations, which feature the shape of an “S” curve. In the sequence, the maximum production of cells and the maximum consumption of oxygen in the reaction medium were determined, through the estimation of local extremes using empirical models known as Gaussian functions, which have a maximum (or minimum) point. For enzyme activity and substrate consumption, the MMF model was the one with the best fit. As for cell growth and oxygen consumption, the Extreme model showed better results
dc.description.resumoUma variedade de estudos está sendo desenvolvida visando a produção de combustíveis a partir de fontes renováveis com intuito de diversificar a matriz energética e minimizar os danos causados ao meio ambiente. Dentre eles, destaca se o etanol de segunda geração (2G), o qual é produzido a partir de biomassa não alimentar ou lignocelulósica, tais como, bagaço de cana-de-açúcar, farelo de soja, farelo de trigo, madeira, bagaço de frutas, sabugo de milho, entre outros. Entretanto, na produção do etanol 2G são utilizadas enzimas de altos custos para converter a celulose em açúcares fermentáveis, tornando o processo industrialmente inviável. Uma alternativa para tornar o processo de produção das enzimas mais competitivo é utilizar resíduos agroindustriais como fonte de carbono para o microrganismo. Este trabalho propôs o uso de diferentes concentrações de bagaço de cana-de açúcar como fonte de carbono para produção de celulases a partir do Aspergillus niger, em fermentação submersa com biorreator de tanque agitado. E, posteriormente, utilizou-se modelos matemáticos empíricos para predizer a produção de celulases, consumo de substrato e o crescimento celular. A taxa máxima de variação de atividade enzimática e do consumo de substrato foram modeladas com equações sigmoides, as quais apresentam como característica a forma de uma curva em “S”. Na sequência, determinou-se a máxima produção de células e o máximo consumo de oxigênio no meio reacional, através da estimativa de extremos locais com uso de modelos empíricos conhecidos como funções gaussianas, as quais apresentam ponto de máximo (ou de mínimo). Para a atividade enzimática e consumo de substrato, o modelo MMF foi o que apresentou melhor ajuste. Já para o crescimento celular e consumo de oxigênio, o modelo Extreme apresentou melhores resultados
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/14213
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.departmentCentro Universitário Norte do Espírito Santo
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.subject Modelagem matemática
dc.subjectEstimação de parâmetros
dc.subjectEstimação de parâmetros
dc.subjectOtimização
dc.subjectOtimização
dc.subjectBioreactor
dc.subjectBioreactor
dc.subjectOtimização da fermentação submersa
dc.subjectOtimização da fermentação submersa
dc.subjectBiorreator
dc.subjectBiorreator
dc.subjectMathematical modeling
dc.subjectMathematical modeling
dc.subjectParameter estimation
dc.subjectParameter estimation
dc.subjectOptimization submerged fermentação
dc.subjectOptimization submerged fermentação
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.titleUso de modelos empíricos não-lineares para produzir a produção de celuloses utilizando Aspergillus niger e bagaço de cana de açúcar como substrato
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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