Título: EFEITO DA ADIÇÃO DA PROTEÍNA DE SOJA SOBRE O RENDIMENTO DA REAÇÃO DA SACARIFICAÇÃO DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Título alternativo: EFFECT OF ADDING SOYBEAN PROTEIN ON THE SACCHARIFICATION REACTION YIELD OF SUGARCANE BAGASSE
Autoria de: Douglas Pereira da Silveira
Orientação de: Gilson Campani Junior
Presidente da banca: Gilson Campani Junior
Primeiro membro da banca: João Moreira Neto
Segundo membro da banca: Luciano Jacob Correa
Palavras-chaves: hidrólise enzimática, modelagem cinética, biomassa lignocelulósica, etanol de segunda geração, aditivo proteico
Data da defesa: 26/05/2025
Semestre letivo da defesa: 2025-1
Data da versão final: 16/06/2025
Data da publicação: 16/06/2025
Referência: Silveira, D. P. d. EFEITO DA ADIÇÃO DA PROTEÍNA DE SOJA SOBRE O RENDIMENTO DA REAÇÃO DA SACARIFICAÇÃO DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR. 2025. 71 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
Resumo: O aumento da demanda por fontes de energia renováveis e a necessidade de reduzir impactos ambientais evidenciam o problema da baixa eficiência na conversão da biomassa lignocelulósica em açúcares fermentescíveis, dificultada, em parte, pela inibição causada pela lignina. Dentre as estratégias para mitigar esse problema, estudos mostram que o uso de aditivos proteicos (ex., albumina de soro bovino, proteína de soja) ou não (ex., PEG e Tween) podem reduzir as ligações não produtivas das enzimas durante a reação de sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar para a produção de etanol de segunda geração (E2G). Assim, o objetivo principal foi investigar como a adição de proteína de soja influencia o rendimento da reação de sacarificação, identificando a concentração ótima que maximize a geração de glicose, propor e ajustar um modelo matemático representativo do processo e discutir possíveis mecanismos pelos quais a proteína de soja pode afetar a conversão da celulose em açúcares fermentescíveis. A metodologia empregada envolveu a realização de ensaios experimentais com variações nas concentrações do aditivo (0 2,5 5 7,5 10 e 12,5 gL) em condições otimizadas de hidrólise enzimática (pH 4,8 50 ?C 10 mv de sólidos 10 FPUgBCA e 150 rpm). Paralelamente, foi desenvolvido um modelo matemático baseado na cinética de Michaelis-Menten para descrever a influência da proteína de soja no processo de sacarificação. Os resultados indicaram que a adição de proteína de soja melhora significativamente o rendimento da reação, proporcionando um aumento de aproximadamente 136 na liberação de glicose quando o aditivo é utilizado na concentração de 5 gL, estabelecendo-se assim como o ponto ótimo. Concentrações superiores não proporcionaram ganhos adicionais, sugerindo a saturação dos sítios de adsorção inibitória da lignina. O modelo matemático demonstrou alta precisão, com coeficientes de determinação superiores a 90 e baixa discrepância entre os valores preditos e os resultados experimentais, sendo um modelo eficaz para ser utilizado na indústria por ser simples e preciso. Em conclusão, o trabalho elucida o emprego da proteína de soja como um aditivo eficaz e propõe um modelo matemático capaz de simular a reação de sacarificação do bagaço de cana com a proteína de soja, contribuindo para a otimização do processo de obtenção de hidrolisados com maior concentração de açúcares fermentescíveis. Essa melhoria potencializa a conversão da biomassa em E2G de maneira mais sustentável e econômica, destacando a relevância da proteína de soja como aditivo na produção de biocombustíveis.
Abstract: The increasing demand for renewable energy sources and the need to reduce environmental impact underscore the challenge of the low efficiency in the conversion of lignocellulosic biomass into fermentable sugars, which is partly hampered by the inhibition caused by lignin. Among the strategies to mitigate this problem, studies have shown that the use of protein additives (e.g., bovine serum albumin, soy protein) or non-protein additives (e.g., PEG and Tween) can reduce the non-productive enzyme binding during the saccharification reaction of sugarcane bagasse for the production of second-generation ethanol (E2G). Thus, the main objective was to investigate how the addition of soy protein influences the yield of the saccharification reaction, identifying the optimum concentration that maximizes the generation of glucose, proposing and adjusting a mathematical model representative of the process and discussing possible mechanisms by which soy protein can affect the conversion of cellulose into fermentable sugars. The methodology employed involved conducting experiment trials with varying additive concentrations (0 2.5 5 7.5 10 and 12.5 gL) under optimized enzymatic hydrolysis conditions (pH 4.8 50 ?C 10 mv solids 10 FPUgBCA and 150 rpm). Concurrently, a mathematical model based on Michaelis-Menten kinetics was developed to describe the influence of soy protein on the saccharification process. The results indicated that the addition of soy protein significantly improves the yield of the reaction, providing an increase of approximately 136 in the release of glucose when the additive is used at a concentration of 5 gL, thus establishing it as the optimum point. Higher concentrations did not provide additional gains, suggesting saturation of the inhibitory lignin adsorption sites. The mathematical model showed high precision, with coefficients of determination above 90 and low discrepancy between the predicted values and the experimental results, making it an effective model to be used in industry due to its simplicity and accuracy. In conclusion, this sturdy demonstrates the effectiveness of soy protein as an additive and presents a mathematical model capable of simulating the saccharification reaction of sugarcane bagasse in the presence of soy protein, thereby contributing to the optimization of hydrolysate production with a higher fermentable sugar concentration. This enhancement promotes a more sustainable and cost effective conversion of biomass into E2G, emphasizing soy protein??s potential as a valuable additive in biofuel production.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
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Detentores dos direitos autorais: Douglas Pereira da Silveira e Universidade Federal de Lavras
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