O DIMENSIONAMENTO EM ESCALA INDUSTRIAL DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ÓLEO MICROBIANO POR LEVEDURA

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

BRUNA MARTINS KELLES

JOSIANE VIEIRA PEIXOTO

LORENA FERREIRA ALVES

DIMENSIONAMENTO EM ESCALA INDUSTRIAL DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ÓLEO MICROBIANO POR LEVEDURA

Coronel Fabriciano

2018

BRUNA MARTINS KELLES

JOSIANE VIEIRA PEIXOTO

LORENA FERREIRA ALVES

DIMENSIONAMENTO EM ESCALA INDUSTRIAL DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ÓLEO MICROBIANO POR LEVEDURA

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Engenharia Química do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.

Orientadora: Esp. Jaqueline Lacerda da Silva

Coronel Fabriciano

2018

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RESUMO

A situação energética mundial exige a busca por combustíveis que sejam renováveis e sustentáveis, em substituição aos combustíveis fósseis. O biodiesel se destaca entre as alternativas prováveis. Sua produção se dá através de reações de transesterificação de óleos vegetais e/ou animais. Os óleos microbianos são matéria-prima de destaque para o biodiesel por apresentarem vantagens como curto ciclo de operação e não concorrerem com área de produção agrícola de espécies alimentícias. A levedura Yiarrowia lipolytica é um microrganismo que apresenta considerável geração de lipídeos, que constituem o óleo microbiano.
O presente trabalho tem como objetivo desenvolver o projeto de processos de uma indústria de produção de óleo microbiano a partir da levedura Yiarrowia lipolytica. Para elaboração do projeto buscou-se referências sobre o assunto e através dessas foram desenvolvidas as etapas que caracterizam um projeto de processos. Definiu-se o produto fim e, através da construção dos fluxogramas, as rotas de produção. A partir de então foram descritos os balanços de massa e de energia, que foram fundamentais para análise de viabilidade do processo e cálculos de rendimento. Analisando o rendimento do processo em termos de matéria prima principal empregada e óleo produzido, obteve-se o resultado de 43,51% e; analisando o rendimento considerando todas as matérias primas empregadas no processo, o óleo produzido e os solventes recuperados, o resultado obtido foi de 77,75%. As características e custos das matérias-primas empregadas nas etapas de fermentação e extração, além do curto ciclo de operação do processo aliado a automatização do mesmo, garantem que o projeto proposto seja viável.

Palavras-chave: Biodiesel. Yiarrowia lipolytica. Óleo microbiano. Fluxograma. Projeto.

ABSTRACT

The world energy situation demands the search for fuels that are renewable and sustainable, in substitution of fossil fuels. Biodiesel stands out among the probable alternatives and its production occurs through transesterification reactions of vegetable and/or animal oils. Microbial oils are a featured raw material for biodiesel because they present advantages as a short cycle of operation and do not compete with an agricultural production area of food species. Yeast Yiarrowia lipolytica is a microorganism that presents a considerable generation of lipids, which constitute the microbial oil. The present work aims to develop the process project of an industry of production of microbial oil from yeast Yiarrowia lipolytica. For the elaboration of the project, references were searched on the subject and through these the steps that characterize a process project were developed. The final product was defined and, through the construction of the flowcharts, the production routes. From then on, mass and energy balances were described, which were fundamental for process viability analysis and productivity calculations. Analyzing the productivit of the process in terms of main material used and oil produced, the result was 43,51% and; analyzing the yield considering all of the raw material used in the process, the oil produced and recovered solvent, the result was 77,75%. The characteristics and costs of the raw materials used in the fermentation and extraction stages, besides the short cycle of operation of the process together with the automation of the same, guarantee that proposed project is viable.

Keywords: Biodiesel. Yiarrowia lipolytica. Microbial oil. Flowchart. Project.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Reação de transesterificação do biodiesel        18

Figura 2 - Representação ideal para o processo de acúmulo de lipídeos em microrganismos oleaginosos        22

Figura 3 - Biossíntese de lipídeos        23

Figura 4 - Perfil de crescimento celular e pH do cultivo de Yarrowia lipolytica em meios 1 e 2 em água destilada        25

Figura 5 - Perfil de crescimento celular e pH do cultivo de Yarrowia lipolytica em meios 3 e 4 em água destilada        26

Figura 6 - Reator coluna de bolhas        27

Figura 7 - Etapas da metodologia        30

Figura 8 - Fluxograma de blocos do processo de produção de óleo microbiano por levedura        34

Figura 9 - Fluxograma do processo de produção de óleo microbiano por levedura        34

Figura 10 - Fluxograma P&ID do processo de produção de óleo microbiano por levedura        42

Figura 11 - Fluxograma para balanço de massa        45

Figura 12 - Fluxograma etapas laboratoriais        46

Figura 13 - Balanço de massa fermentador        47

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