Abstrato

Biotecnologia-2013: Taguchi Design of Experiments (DOE) para fermentações, pré-tratamentos e estudos de inibidores - Sreenivas Rao Ravella - Aberystwyth University

Sreenivas Rao Ravella, David Bryant, Mamatha Potu e Joe Gallagher Aberystwyth 

Uma biorrefinaria é uma instalação que integra estratégias e dispositivos de conversão de biomassa para fornecer combustíveis, produtos químicos, produtos entregues gratuitamente, rações, materiais e energia a partir de biomassa. A plataforma de biorrefinaria BEACON é um projeto de investigação líder em inovação focado em trabalhar com empresas para desenvolver novos produtos, abordagens e metodologias que possam proporcionar inovação e efeito comercial. O processamento e a conversão de biomassa vegetal oferecem uma seleção de oportunidades de otimização. características na tecnologia de conversão podem fazer parte da missão, por exemplo, desenvolver novas técnicas de pré-remédio para a conversão direta de biomassa vegetal. Atualmente, há necessidade de estratégias mais eficientes e fortes que possam converter biomassa extra com muito menos inibidores. o progresso nestas áreas permitirá a conversão/fermentação eficiente de substratos totalmente vegetais em produtos de melhor preço. estamos atualmente a otimizar a tecnologia de pré-medicamento com o uso do layout de experiências baseado em Taguchi para cascas de aveia à escala piloto. Um esquema de experiências baseado em Taguchi (DOE) foi empregue em experiências comportamentais para estudar o procedimento de pré-tratamento e otimizar as situações de pré-tratamento. A avaliação da Variância (ANOVA) foi conseguida para atingir o nível inicial e compreender o carácter e as consequências interativas de cada elemento no pré-tratamento. Foram contratados pré-tratamentos baseados em explosão de vapor em duas etapas combinadas com uma separação intermédia para reduzir o teor de inibidor. Esta explosão de vapor em duas etapas reduz o conteúdo do inibidor, promove a fermentação da lignocelulose e simplifica o sistema para além das etapas de desintoxicação. Cumpra a capacidade realista do DOE com uma poderosa técnica de dezasseis passos para fazer uso do método Taguchi. na última década, o Layout of Experiments (DOE) sofreu avanços notáveis ??através da pintura do guru japonês da gestão Genechi Taguchi. mas, até agora, os livros sobre o método Taguchi estavam impregnados de ideias e de avaliações estatísticas complicadas. Agora, este trabalho pioneiro traduz a técnica Taguchi num dispositivo de dezasseis passos fácil de pôr em prática. baseado no percurso educativo bem-sucedido de Ranjit Roy em Taguchi, este pacote de e-book/CD-ROM drasticamente ilustrado oferece aos leitores o conhecimento e as capacidades vitais para reconhecer e observar a abordagem Taguchi aos projetos de engenharia - desde o conceito e programas até à análise prática dos registos . é muito apropriado para gestores e técnicos sem formação universitária em engenharia ou herança estatística, e acompanhar o ritmo - com os exercícios abordados em cada falência - ajuda os leitores a começar a utilizar o equipamento Taguchi DOE no processo rapidamente. as características exclusivas incluem: 

* Um CD-ROM do software Qualitek-four que o acompanha, que realiza cálculos e executa todas as experiências de instância descritas no e-book 

* jogos físicos de resolução de problemas aplicáveis ??a situações reais de engenharia, com respostas protegidas no final do texto 

* cobertura de elementos de dois, três e quatro níveis, análise de variância, projetos robustos, projetos de mistura e muito mais 

 Os engenheiros e o pessoal técnico que trabalham com design de estilo e de produto - bem como outros especialistas interessados ??na técnica Taguchi - considerarão este e-book/CD-ROM um recurso relativamente importante e útil para tirar o máximo partido do DOE das suas pinturas. 

Devido ao encerramento de várias turbinas de celulose Kraft na última década no Canadá, os esforços para reposicionar o mundo resultaram numa revisão da versão empresarial dos geradores atualmente em funcionamento, transformando-os em Biorrefinarias florestais incorporadas (IFBRs) [1]. Um IFBR envolve geralmente a diversificação do portefólio de produtos de uma fábrica, utilizando a integração de novos métodos para produtos sustentáveis, juntamente com bioquímicos, bioenergia, biocombustíveis ou biomateriais. outras vantagens de uma biorrefinaria incluída numa fábrica de pasta solúvel da Kraft incluem: (i) a infraestrutura existente no local pode reduzir as taxas de investimento para a biorrefinaria; (ii) mão-de-obra qualificada com experiência no tratamento e processamento de biomassa estará disponível na página; (iii) os requisitos de aplicação de aquecimento e arrefecimento podem ser fornecidos (parcial ou totalmente) através do moinho. cinco fábricas de pasta Kraft no Canadá foram convertidas de métodos de pasta de papel de qualidade de papel para métodos de pasta de papel de qualidade solúvel no passado. Em 2014, três outras fábricas estavam em conversão, devido ao aumento do preço e à procura global de celulose solúvel, que poderá ser utilizada no fabrico de fibras têxteis [2]. As turbinas de celulose Kraft solúveis são receptores apropriados de uma biorrefinaria de plataforma de açúcar, uma vez que a pré-hidrólise dos cavacos de madeira para eliminar a fracção hemicelulose é concluída antes da cozedura, fazendo com que os açúcares hemicelulósicos estejam disponíveis para novos produtos. Atualmente, as hemiceluloses são normalmente queimadas para produzir energia dentro do ciclo de recuperação química do processo de pasta. existem várias estratégias para a pré-hidrólise de aparas de madeira. O uso de água morna é bom porque é um método maduro e económico e já não requer o uso de produtos químicos. além disso, os açúcares da hemicelulose podem ser extraídos e recuperados sem problemas. A corrente resultante é diluída e consiste numa mistura de açúcares pentose e hexose com menos de 4% p/v de açúcar geral [3] e pequenas porções de ácidos orgânicos e fenólicos. A valorização deste fluxo através de uma via bioquímica para fornecer biocombustíveis, como o etanol e o butanol, ou uma via química para bioprodutos, constituída por furfural ou xilitol, é viável. Nos geradores com matéria-prima de madeira nobre, é muito eficaz fornecer um bioproduto de plataforma, incluindo o furfural, porque as pentoses, que constituem a maior proporção do movimento pré-hidrolisado, são mais difíceis de fermentar em biocombustíveis do que as hexoses. Além disso, o custo de produção de biocombustíveis deste tipo de fluxo é superior ao de matérias-primas alternativas, como a cana-de-açúcar ou o milho [4]. O furfural é um produto químico de plataforma que pode atualizar vários compostos naturais industriais que podem ser atualmente produzidos a partir do petróleo bruto. 

Biografia 

Sreenivas Rao Ravella concluiu o seu doutoramento. em microbiologia pela Osmania University e estudos de pós-doutoramento pelo Center for Cellular and Molecular Biology (CCMB), Hyderabad, Índia. É cientista sénior de fermentação no Instituto de Ciências Rurais Biológicas e Ambientais (IBERS), uma importante organização de investigação no Reino Unido. Publicou mais de 40 artigos em revistas de renome e tem desempenhado funções de revisor em diversas revistas científicas. 

rsr@aber.ac.uk