Modelagem e simulação de um processo inovativo para sintese enzimatica de dextrana : verificação da aplicabilidade do sistema para processos industriais
Sueli Rodrigues
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP R618m
Campinas, SP : [s.n.], 2000.
163p. : il.
Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: A dextrana é polissacrideo obtido a partir da sacarose, matéria prima barata e abundante no mercado Brasileiro. Sua aplic.ação depende fortemente de seu peso molecular, o qual pode variar de alguns milhares a milhões de daltons. A enzima utilizada para obtenção de dextrana é exógena e...
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Resumo: A dextrana é polissacrideo obtido a partir da sacarose, matéria prima barata e abundante no mercado Brasileiro. Sua aplic.ação depende fortemente de seu peso molecular, o qual pode variar de alguns milhares a milhões de daltons. A enzima utilizada para obtenção de dextrana é exógena e estável nas condições ótimas de síntese, o que toma a síntese enzimática viável. Entretanto a dextrana é tradicionalmente obtida por fermentação devido ao alto custo da enzima. O objetivo deste trabalho é o estudo da viabi1idade da utilização de um sistema contínuo para obtenção de dextrana através da síntese emimática,em escala industrial. O sistema proposto é baseado no processo CARE onde ocorre adsorção e dessorção da enzima, sendo a mesma continuamente reciclada no processo e reutilizada. Essa prática permite o reaproveitamento da enzima e conseqüentemente a redução dos custos. A adsorção e dessorção da enzima ocorre em tanques perfeitamente agitados, sendo que a reação enzimática ocorre com a enzima livre no estágio de dessorção. O processo CARE é constituído de dois tanques agitados e foi proposto para purificação de proteínas. A proteina é adsorvida no primeiro estágio, onde ocorre a separação dos produtos indesejados, sendo posteriormente dessorvída no segundo estágio e recuperada. O sistema proposto neste trabalho é constituído de três tanques agitados, sendo dois deles destinados a adsorção da enzima e um deles a dessorção e reação enzimática. Com a modelagem do sistema foram realizadas diversas simulações. Os resultados obtidos com o sistema triplo estágio, proposto neste trabalho, foram comparados com os obtidos com a utilização de um modelo duplo estágio. Um modelo mais realístico que leva em conta as de resistências à transferência de massa na modelagem do sistema duplo estágio também foi desenvolvido. Foi também considerada a presença do tampão de dessorção na modelagem do sistema. Foi realizado um estudo da viabilidade da utilização de redes neurais para determinação da taxa de reação enzimática. Para isso foi realizada uma modelagem híbrida do sistema duplo estágio. O estudo da viabilidade da aplicação do sistema em processos industriais foi baseado em dados experimentais de rendimentos em escala industrial. Esse procedimento aproxima os resultados obtidos por simulação das condições reais de síntese. A síntese enzimática é uma alternativa interessante, pois apresenta uma maior facilidade de controle do processo além de um maior rendimento. Os resultados obtidos levam a conclusão da viabilidade de aplicação do sistema proposto em escala industrial, tendo sido inclusive realizada uma estimativa do possível faturamemo com a comercialização dos produtos
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Abstract: Dextran is a polysacharide obtained fiom sucrose, a common and cheap raw material in Brazil. Its application depends on its molecular weight, that presents a large range. There are dextrans of molecular weight fiom thousands to millions of daltons. The enzymatic synthesis of dextran is...
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Abstract: Dextran is a polysacharide obtained fiom sucrose, a common and cheap raw material in Brazil. Its application depends on its molecular weight, that presents a large range. There are dextrans of molecular weight fiom thousands to millions of daltons. The enzymatic synthesis of dextran is possible because the enzyme used to obtain dextran is stable under large conditions, although the tradition process for dextran production is the fermentative one. The goal of this work is to study the viability of dextran enzymatic synthesis using a continuos system. The proposed system is based on the CARE process where the adsorption and dessorption of the enzyme are carried out in stirred tanks and the enzyme is recycled. In this way, the enzyme can be recovered and the production costs are reduced. The enzymatic reaction is carried out in the dessorption tank with the dessorbed enzyme. The CARE process was proposed protein purification. The system consists on two stirred tanks where the protein is adsorbed in the first tank and dessorbed and recoverd in the second tank. In this work a system is proposed which consists on three stirred tanks. In two of them the enzyme is adsorbed and in the another one the enzyme is dessorbed and the enzymatic reation takes place. The results obtained throughout the simulations using the three tanks system, proposed in this work, was compared to the ones obtained with a two tanks. A more realistic model, that takes in account the mass transfer resistances related to enzyme was also developed. The buffers flow rates were also considered in the system modeling. A hybrid model with neural networks was developed to predict the behavior of the two tanks system, in which the enzymatic reaction rate was obtained trough neural network. Based on experimental yields obtained under industrial conditions, the viability of the proposed system was verified for industrial applications
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Modelagem e simulação de um processo inovativo para sintese enzimatica de dextrana : verificação da aplicabilidade do sistema para processos industriais
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