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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78083
Type: | TCC |
Title: | Predição das velocidades específicas da produção de xilitol a partir do bagaço de caju por kluyveromyces marxianus CCA 510, utilizando redes neurais artificiais |
Authors: | Melo, Dayane Wendy Duarte de |
Advisor: | Pereira, Andréa da Silva |
Keywords in Brazilian Portuguese : | Velocidade específica;Xilitol;Redes neurais artificiais |
Keywords in English : | Specific rate;Xylitol;Artificial neural networks |
Knowledge Areas - CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Issue Date: | 2023 |
Citation: | MELO, Dayane Wendy Duarte de. Predição das velocidades específicas da produção de xilitol a partir do bagaço de caju por kluyveromyces marxianus CCA 510, utilizando redes neurais artificiais. 2023. 58 f. TCC (Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | A produção agrícola nordestina de caju é a maior nacionalmente. Do processo, resta uma considerável quantidade de bagaço de caju, biomassa que serve de material para geração de diversos açúcares, destacando-se glicose e xilose. Ambos, processados por via biotecnológica com micro-organismos, geram subprodutos como o etanol e xilitol, de grande valor comercial. O objetivo principal deste trabalho é propor um modelo matemático utilizando Rede Neural Artificial (RNA) aplicada no processo de obtenção biotecnológica de xilitol originado do hidrolisado de bagaço de caju a partir da levedura Kluyveromyces marxianus CCA 510, possibilitando verificar o comportamento dos perfis de concentração de biomassa, xilose, glicose, etanol e xilitol e as velocidades específicas de cada um. Para isso, foram utilizados os dados experimentais da tese “Produção biotecnológica de xilitol a partir de hidrolisado de bagaço de caju” (ALBUQUERQUE, 2014). Foi realizado um tratamento dos dados a partir de regressões e interpolações, buscando suavizar os ruídos das medidas experimentais e aumentar a quantidade de dados para o treinamento de redes neurais artificiais (RNAs). Neste trabalho, as velocidades específicas são preditas pelas RNAs como função da concentração instantânea de célula e substrato para cada tipo de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de caju (HBC). Os resultados das simulações foram avaliados estatisticamente pelo erro médio absoluto (MAE), além da validação frente um novo ensaio. De acordo com os resultados, os modelos utilizados se mostraram eficazes para prever as velocidades específicas de acordo com o comportamento dos perfis de concentração avaliados para cada condição testada, com R² para treino e validação variando de 0,99 a 0,94 para biomassa, 0,99 a 0,90 para xilose, 0,99 a 0,93 para glicose, 0,96 a 0,90 para xilitol e 0,98 a 0,94 para etanol e sem variação significativa entre as condições analisadas, indicando boa qualidade nos ajustes realizados e adequação dos modelos aos dados observados. Bons valores de acurácia foram alcançados onde se obteve um MAE inferior a 1%. |
Abstract: | The northeastern region of Brazil has the highest national production of cashews. From this process, a substantial amount of cashew bagasse remains, which serves as a material for generating various sugars, notably glucose and xylose. Both, processed through biotechnological methods with microorganisms, generate by-products such as ethanol and xylitol, which have significant commercial value. The main objective of this study is to propose a mathematical model using Artificial Neural Networks (ANN) applied to the biotechnological process of obtaining xylitol from cashew bagasse hydrolysate using the yeast Kluyveromyces marxianus CCA 510. This allows for examining the behavior of concentration profiles of biomass, xylose, glucose, ethanol, and xylitol, as well as the specific rates of each. Experimental data from the thesis "Biotecnological Production of Xylitol from Cashew Bagasse Hydrolysate” (ALBUQUERQUE, 2014), were used for this purpose. The data underwent treatment through regressions and interpolations to smooth experimental measurement noise and increase the dataset for training Artificial Neural Networks (ANNs). In this study, specific rates are predicted by ANNs as a function of the instantaneous concentration of cells and substrate for each type of cashew bagasse hemicellulosic hydrolysate (HBC). Simulation results were statistically evaluated using the Mean Absolute Error (MAE), in addition to validation against a new experiment. According to the results, the models used proved effective in predicting specific rates according to the behavior of the evaluated concentration profiles for each tested condition, with R² for training and validation from 0.99 to 0.94 for biomass, 0.99 to 0.90 for xylose, 0.99 to 0.93 for glucose, 0.96 to 0.90 for xylitol and 0.98 to 0.94 for ethanol, showing no significant variation between the analyzed conditions. This indicates good quality in the maden adjustments and the suitability of the models to the observed data. High accuracy values were achieved where MAE was less than 1%. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78083 |
Author's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/6171989505138519 |
Advisor's Lattes: | http://lattes.cnpq.br/1309887348950359 |
Access Rights: | Acesso Aberto |
Appears in Collections: | ENGENHARIA QUÍMICA - Monografias |
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