"Ciências Básicas para o Desenvolvimento Sustentável"

24 a 26 de outubro de 2023

Trabalho 18652

ISSN 2237-9045
Instituição Universidade Federal de Viçosa
Nível Graduação
Modalidade Pesquisa
Área de conhecimento Ciências Exatas e Tecnológicas
Área temática Engenharia química
Setor Departamento de Tecnologia de Alimentos
Bolsa FAPEMIG
Conclusão de bolsa Não
Apoio financeiro CAPES, CNPq, FAPEMIG
Primeiro autor Bernardo Augusto Starlino Neves
Orientador JANE SELIA DOS REIS COIMBRA
Outros membros CESAR AUGUSTO SODRE DA SILVA, EDUARDO BASILIO DE OLIVEIRA, José Roberto Miranda Júnior
Título Simulação computacional do processo de rompimento celular da microalga Tetradesmus obliquus
Resumo Microalgas são organismos aquáticos microscópicos, com capacidade para realizar a fotossíntese e acumular biocompostos, como proteínas e lipídios. Destacam-se pelo potencial de aplicações e de agregação de valor em cadeias produtivas de diferentes setores, do alimentício ao energético. Para extrair os biocompostos intracelulares da biomassa microalgal deve-se romper as paredes das células. Assim, a ruptura celular, uma das primeiras etapas do processamento de microalgas, é essencial na biorrefinaria dos metabólitos microalgais por facultar o acesso de solventes às biomoléculas e, posteriormente, permitir separá-las da biomassa. Entre os métodos de quebra celular mecânica sobressaem-se a moagem em moinho de bolas e a homogeneização de alta pressão. As células em suspensão são submetidas a forte agitação na presença de pequenas esferas, na moagem, e a forte tensão cisalhante durante o escoamento por um pequeno orifício, na homogeneização. Assim, neste trabalho foi simulado o rompimento celular de T. obliquus por meio do moinho de bolas e do homogeneizador de alta pressão. Para um melhor entendimento da ruptura celular e avaliar as diferentes condições da sua operação, essa etapa foi simulada no simulador de processos SuperPro Designer®. As propriedades termo-físicas das suspensões de microalgas alimentaram os dados de entrada do simulador. O calor específico e a densidade foram determinados pela técnica de calorimetria e em densímetro digital, respectivamente. A condutividade térmica e a difusividade térmica foram calculadas com base na composição centesimal da T. obliquus. Para a topologia adotada, um conjunto de 28 ensaios experimentais com seus respectivos percentuais de extração de lipídios foram utilizados para validar a simulação. No moinho de bolas, as variáveis para validação foram o tempo de residência no equipamento (3,79; 10; 25 e 40 min.) e a massa de microalga alimentada (4,76; 6,00; 9,00; 12,00 e 13,24 g). No homogeneizador as variáveis foram a pressão de operação do equipamento (250, 300, 350 bar), a concentração de biomassa alimentada (1,0; 1,5; 2,0% m/v) e número de passes no equipamento (5, 15, 25). Obteve-se, portanto, uma faixa de valores de 0,0099 a 0,0815 min-1 e 2,411 a 2,779 para os parâmetros de extensão do rompimento celular, κ e α, responsáveis por correlacionarem o tempo de moagem e o binômio pressão-número de passes com o percentual esperado de lipídios liberados no rompimento simulado do moinho de bolas e do homogeneizador, respectivamente. Não se constatou influência da massa de microalga e nem da concentração nas condições estudadas. Por fim, tais resultados evidenciaram a aplicabilidade da simulação da operação unitária como uma forma de se obter dados de rompimento, evidenciando um caminho fundamentado para novos cenários de operação a fim de alcançar condições ótimas para a ruptura celular da T. obliquus utilizando o moinho de bolas e o homogeneizador de alta pressão.
Palavras-chave simulação de processos, moinho de bolas, homogeneizador de alta pressão
Forma de apresentação..... Vídeo
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