masterThesis
Simulação de alternativas de processos para a hidrólise de sacarose
Autor
Berti, Claudinei
Institución
Resumen
This work had as main objective, to contribute to the study of the kinetics of sucrose hydrolysis by invertase, in a homogeneus reactor, aimining at increasing the knowledge necessary to project an industrail scale reactor for this process. The catalytic properties of the enzyme and experimental data used to verify the quality of the developed models were taken from BERGAMASCO (1989). Sucrose hydrolysis has been modeled from conversion data obtained at pH 5,0, 55 °C and 85% w/v sucrose concentration. Modeling results have shown that experimental data was well modeled by BOWSKI et alii (1971) model when the effects of enzyme deactivation and product inibition were included. The hypothesis of varying water concentration as a function of the hydrolysis reaction has been included in the model. Simulation results have shown that increasing initial substrate concentration leads to longer reaction times to reach equivalent high conversions. From simulation it also can be observed that for shorter conversion times, the temperatures of 50 and 55 °C are indicated, while for 60 °C enzyme deactivation is noticeable, leading to a reduction in the maximum conversion that can be reached. Staged enzyme addition was studied, varying the fraction of enzyme added at reaction time zero and subsequent addition at constant flow rate up to complete the same quantity added in the simple batch system. Simulation has shown that there is no advantage in staged enzyme addition in spite off the noticeable enzyme deactivation. Este trabalho apresentou como objetivo principal, contri buir para a determinação da cinética da reação de hidrólise da sacarose pela enzima invertase, em reator homogêneo do tipo batelada, visando trazer subsídios para projeto de reator em escala industrial. As propriedades catalíticas da enzima invertase e os dados experimentais utilizados para verificar a qualidade de ajuste dos modelos desenvolvidos, foram obtidos em BERGAMASCO (1989). A reação foi modelada a partir dos dados de conversão em função do tempo, para a hidrólise de uma solução de sacarose a 85 % p/v, pH=5,OeT55°C. Os resultados da modelagem mostraram que os pontos experimentais foram bem ajustados pelo modelo de BOWSKI et alii, quando incorporados os efeitos de desativação térmica da enzima e da inibição pelos produtos da reação. Também a hipótese da concentração de água ser variável, em função de ser consumida no decorrer da reação, foi incorporada ao modelo, sem prejudicar a qualidade do ajuste. Resultados de simulação mostraram que, um aumento da concentração inicial de substrato requer maiores tempos de reação para se atingir uma dada conversão. Da simulação pode ser observado também que o melhor desempenho é obtido para uma faixa de temperatura de 50 a 55 °C, enquanto que para uma temperatura de 60 °C observa-se uma sensível desativação térmica, chegando até à redução da conversão máxima obtida. A hipótese de adição parcial de enzima com o restante distribuído ao longo do tempo, visando redução no tempo necessário para se obter conversão máxima, mostrou que esta apresenta desempenho inferior ao obtido pela adição total de enzima no início da reação. 122 p
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