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Type: TESE DIGITAL
Title: Modelagem matemática do processo de hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar
Title Alternative: Mathematical modeling of the enzymatic hydrolysis process of sugarcane bagasse
Author: Moreira Neto, João, 1985-
Advisor: Costa, Aline Carvalho da, 1970-
Abstract: Resumo: Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e validação de um modelo cinético para predizer a hidrólise enzimática de bagaço de cana submetido aos pré-tratamentos hidrotérmico (BH) e organossolve (BO). Foram incorporados ao modelo cinético os fenômenos de adsorção das enzimas celulase e ?-glicosidase no BH e BO, além da inibição enzimática pelos açúcares gerados. Os ensaios de adsorção mostraram que não houve adsorção de ?-glicosidase em celulose e lignina. O aumento da concentração de sólidos não teve impacto na adsorção de celulase nas diferentes biomassas para velocidades de agitação superiores a 150 rpm e o tempo de equilíbrio de adsorção foi em torno de 2 horas para o BH e BO. As isotermas de adsorção da celulase em amostras de BH e BO coletadas em diferentes tempos de hidrólise mostraram que a adsorção máxima da enzima no substrato diminui com o decorrer da reação. Os gráficos de Lineweaver-Burk obtidos nos ensaios de velocidade inicial mostraram que o mecanismo de inibição da enzima ?-glicosidase por glicose e o mecanismo de inibição da enzima celulase por glicose e xilose são ambos do tipo competitivo. A estimação simultânea dos parâmetros cinéticos do modelo foi realizada por meio do algoritmo genético PIKAIA. Os dados utilizados no procedimento de estimação de parâmetros e validação do modelo foram perfis experimentais de celulose, celobiose, glicose e xilose obtidos do processo de hidrólise enzimática em batelada com variação na concentração de sólidos (4, 6, 8, 10, 12 e 15% m/v). O modelo ajustado foi capaz predizer de forma acurada o conjunto de dados experimentais de BH e BO

Abstract: The goal of this work is the development and validation of a kinetic model to predict the enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse subjected to the hydrothermal (HB) and organosolv (OB) pretreatments. The phenomena of cellulase and ?-glucosidase enzymes adsorption on HB and OB, as well as enzyme inhibition by sugars were considered in the kinetic model. Adsorption results showed no significant adsorption of ?-glucosidase on cellulose and lignin. Increasing solids concentration had no impact on the adsorption of cellulase on the different biomasses if stirring rates higher than150 rpm are used and the adsorption equilibrium time was about 2 hours for HB and OB. Adsorption of cellulase on HB and OB samples collected at different hydrolysis times showed that the maximum enzyme adsorption on the substrate decreased during the reaction. The Lineweaver-Burk plots corresponding to the initial velocity assays have shown that the inhibition mechanism of ?-glucosidase by glucose and the inhibition mechanism of cellulase by glucose and xylose are both competitive. The simultaneous estimation of kinetic parameters of the model was performed using the PIKAIA genetic algorithm. The data used in the parameters estimation procedure and validation of the model were profiles of cellulose, cellobiose, glucose and xylose obtained from the enzymatic hydrolysis batch process with variation in the concentration of solids (4, 6, 8, 10, 12 and 15% w/v). The fitted model was able to predict accurately the set of experimental data of HB and OB
Subject: Adsorção
Bagaço de cana
Hidrólise enzimática
Modelagem de processos
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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