Currently there is great concern about the consumption of fossil fuels, as well as a possible depletion
of traditional sources of production of raw materials mainly hydrocarbon derivatives. Parallel
challenges to the preservation of the environment bring to discussions agenda every question
involving biofuels and their means of obtaining. That said this issue still has major concerns about the
use of raw materials that require less energy expenditure and prevent competition for land for food
production, which end up entering the agenda of externalities related with this issue. In the case of the
production of ethanol from starch sources, traditional processes still have high costs associated with
the production of enzymes used and the great energy demand for starch gelatinisation at high
temperatures. An alternative to the granular starch hydrolysis process is the use of enzymes capable of
processing these starches at low temperatures which makes it unnecessary to gelatinization and
reduces energy expenditure, also called simultaneous saccharification and fermentation (SSF),
resulting in considerable economic advantage. Brazil is a traditional agricultural producer, and the rice
production is quite significant and is as a by-product of rice bran that has low commercial value, being
used for oil extraction, as an ingredient in animal feed and as fertilizer organic therefore be in perfect
conditions to be used as raw starchy material to obtain ethanol. This work aims to investigate the use
of this raw material and set the parameters for increased production scale-up with the use of
commercial enzymes. The initial data to establish the working parameters were taken from the
literature establishing this initial data for testing. In view of the large number of variables used to
Plackett-Burman methodology to verify the effects of the main variables and select the ones that have
most effect on the model.Thus for the job 1 in the shake flasks were selected following parameters:
concentration of bran inoculum percentage, corn percentage of water macerated, soybean
concentration, enzyme percentage yeast addition time and percentage of cellulase. This initial
planning, among the most significant variables and, consequently, were selected for the planning
application Outlining Central Composite Rotational (CCRD), are rice bran concentration, the
percentage of inoculum and the percentage of cellulase. To work 2 were investigated variables
agitation and temperature in ethanol production in bioreactor 3 liters. For analysis of the experiment of
reducing sugar was used DNS method (Miller, 1959), and analysis of the ethanol present in the sample
specimens were removed and subjected to Alcolyzer. For the tests performed in the first work the
greatest amount of ethanol was obtained at 12 assay which was reached 172.70 grams of ethanol per
kilogram of rice bran with 84% efficiency in the experiment. For experiments performed in the second
study, with 3 liter reactor the best result is shown in Test 1 reaching 182.52 grams of ethanol per
kilogram of rice bran with 89% efficiency. Thus, it was demonstrated that there is considerable
potential for the production of ethanol using this raw material. Taking into account that the availability
of this raw material is estimated at 1 million tonnes per year, the IRGA, we would have a much
ethanol around 35 to 50 million liters per year. / Atualmente, existe grande preocupação em relação ao consumo de combustíveis fósseis, bem como
um possível esgotamento das tradicionais fontes de produção de matéria-prima, principalmente os
derivados de hidrocarbonetos. Paralelamente a isso, os desafios com a preservação do meio ambiente
trazem para as discussões questões que envolvem os biocombustíveis e seus meios de obtenção. Isso
posto, essa questão ambiental ainda traz grandes preocupações referentes à utilização de matérias
primas que exijam menos gastos energéticos, bem como evitar a disputa por terras destinadas à
produção de alimentos, o que acaba entrando na pauta das externalidades envolvendo o tema. No caso
da produção de etanol de fontes amiláceas, os processos tradicionais ainda apresentam elevados custos
de produção associados às enzimas empregadas e à grande demanda energética para a gelatinização do
amido com altas temperaturas. Uma alternativa ao processo de hidrólise do amido granular é a
utilização de enzimas capazes de processar esses amidos a baixas temperaturas, o que torna
desnecessária a gelatinização e reduz o gasto energético, também denominado sacarificação e
fermentação simultânea (SSF), apresentando considerável vantagem econômica. O Brasil é um
tradicional produtor agrícola, sendo que a produção de arroz é bem expressiva e tem como um dos
subprodutos o farelo de arroz. Este subproduto possui baixa valor comercial e é utilizado para extração
de óleo, além de funcionar como ingrediente de ração animal e como fertilizante orgânico, estando,
portanto, em perfeitas condições para utilização como matéria-prima amilácea para obtenção de
etanol. A partir disso, este trabalho visa investigar a utilização e a viabilidade técnica do farelo de
arroz, com a utilização de enzimas comerciais. Os dados iniciais para estabelecer os parâmetros de
trabalho foram retirados da literatura. Tendo em vista o grande número de variáveis, utilizou-se a
metodologia Plackett-Burman, visando verificar os efeitos das principais variáveis e selecionar as que
tiveram maior efeito sobre o modelo. Dessa forma para o trabalho 1 em frascos agitados foram
selecionadas as seguintes variáveis: concentração de farelo, percentual de inoculo, percentual de água
de milho macerada, concentração de farelo de soja, percentual de enzima, tempo de adição de levedura
e percentual de celulase. Desse planejamento inicial, entre as variáveis mais significativas e que,
consequentemente, foram selecionadas para a aplicação do planejamento Delineamento Composto
Central Rotacional (DCCR), estão a concentração de farelo de arroz, o percentual de inoculo e o
percentual de celulase. Para o trabalho 2 em biorreator de 3 litros, foram investigadas as variáveis
agitação e temperatura na produção de etanol. Para análise do açúcar redutor dos experimento foi
utilizado a metodologia de DNS (Miller, 1959), e para análise do etanol presente nos ensaios foram
retirados amostras e submetidas ao Alcolyzer. Para os ensaios realizados no primeiro trabalho a maior
quantidade de etanol foi de 172,70 gramas de etanol por quilograma de farelo de arroz, com eficiência
de 84%. Para os experimentos realizados no segundo trabalho, com reator de 3 L o melhor resultado
foi 182,52 gramas de etanol por quilograma de farelo de arroz com eficiência de 89 %.Dessa forma,
foi demonstrado que existe um potencial considerável para produção de etanol utilizando esta matériaprima,
tendo em vista que há a estimativa de 1 milhão de toneladas por ano, com a possibilidade de
produção de 35 a 50 milhões de litros adicionais de etanol por ano.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3643 |
| Date | 30 September 2016 |
| Creators | Michel Junior, Raul José dos Santos |
| Contributors | Mazutti, Marcio Antonio, Ferraz, Rafael Camargo, Mayer, Flávio Dias, Mallmann, Evandro Stoffels, Souza, Angélica Rossana Castro de |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, UFSM, BR, Engenharia Agrícola |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 500300000008, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 7d7d5001-84cd-4e08-9476-4ab9b3d8e954, b3f85272-7ea0-47c5-bfe6-ad1a2ec53903, 095af8fc-4632-46fe-b665-8f517f1a58d9, a2b31fb8-f91b-4155-af63-e4a849dd148b, 6c43c8b9-1067-45e5-b26a-685be4d57063, 76dea441-6b20-4d01-b067-b82f40c2a00d |
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