Navegando por Autor "Silva, Guilherme Ferreira Da"

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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Síntese, modelagem, simulação e análise técnica-econômica de uma planta de produção de biocatalisadores heterogêneos para obtenção de fruto-oligossacarídeos
    (Universidade Federal de Alfenas, 2023-12-08) Silva, Guilherme Ferreira Da; Perna, Rafael Firmani; Elias, Andrew Milli; Rolemberg, Marlus Pinheiro
    Os fruto-oligossacarídeos (FOS) são açúcares prebióticos de baixa caloria que promovem uma série de benefícios à saúde e nutrição humana e animal. Podem ser produzidos pela reação de transfrutosilação em moléculas de sacarose, catalisada por enzimas frutosiltransferases (FTase E.C.2.4.1.9) aderidas às células microbianas. O uso da enzima solúvel na produção de FOS pode causar instabilidade na estrutura tridimensional quando isolado do seu ambiente natural e possível perda de atividade devido às condições do processo ou inibição pelo substrato e/ou produto. Com isso a imobilização de células em materiais de suporte permite obter biocatalisadores heterogêneos robustos com elevada atividade, especificidade e seletividade, ao passo que a reticulação das células imobilizadas permite produzi-los com maior estabilidade operacional, possibilitando a aplicação em sistemas reacionais contínuos. As esponjas de poliuretano (EPU) são suportes indicados para a imobilização de células por apresentarem estabilidades térmica e mecânica, além de tamanho e distribuição de poros que possibilitam a difusão gasosa e de substrato, essenciais para o crescimento microbiano. Neste contexto, propõe-se realizar a síntese, modelagem, simulação, análise técnica-econômica (ATE) e de sensibilidade de uma planta de produção de biocatalisadores heterogêneos visando a síntese de FOS a partir de células de Aspergillus oryzae IPT-301, com atividade de transfrutosilação, imobilizadas em cubos de EPU. As simulações foram realizadas no software EMSO para os cenários envolvendo células imobilizadas e reticuladas em EPU (Cenário A) e apenas para células imobilizadas em EPU (Cenário B) mediante o processamento de 4,5 kg/h de sacarose VHP (Very High Polarization) utilizada como substrato. No cenário A foram obtidos 2,776 kg/h do biocatalisador heterogêneo com gasto energético de 6,298 kW, enquanto no cenário B foram produzidos 2,789 kg/h do biocatalisador com gasto energético de 6,167 kW. Para ambos os cenários, obteve-se uma produtividade de 2,812 kg/m3 .h do biocatalisador heterogêneo. Os processos apresentaram elevados custos de produção, acarretando um preço mínimo de venda maior que o valor proposto de 420 US$/kg para o cenário A (437,285 US$/kg) e 210 US$/kg para o cenário B (376,296 US$/kg). Além disso, ambos os cenários obtiveram um VPL negativo, tornando os processos inviáveis do ponto de vista econômico. Nas análises de sensibilidade, constatou-se que o cenário B necessita de uma grande alteração no preço de venda para ser economicamente viável. Entretanto, pequenas alterações nas variáveis do cenário A possibilitam tornar o processo viável, visto que as células imobilizadas e reticuladas em EPU apresentam maior atividade enzimática e, portanto, impactam positivamente no aumento da produção de FOS.