Aula 10 e 11 - Dimensionamento e extrapolação de escala

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Dimensionamento 
Prof. Dr. Marcelo Fossa da Paz 
Fatores que influenciam no 
dimensionamento de Biorreatores 
1 – Balanços molares; 
 
2 – Taxa de conversão; 
 
3 – Transferência de calor e massa; 
 
4 – Projeto do Biorreator; 
 
Fatores que influenciam no 
dimensionamento de Biorreatores 
1 – Balanços molares; 
 
Relacionado à formação de produtos ou eliminação de 
substratos. Segue fielmente à estequiometria da reação 
química e define o 100% de rendimento. 
 
O estudo é realizado na forma teórica considerando-se 
o Biorreator como ideal. 
 
O desempenho leva em conta de fatores como 
temperatura ideal, pH ideal, viscosidade e fluidez ideais. 
 
 
Fatores que influenciam no 
dimensionamento de Biorreatores 
2 – Taxa de conversão; 
 
O desempenho também depende de fatores como 
temperatura, pH, viscosidade ou fluidez todos esses 
previamente definidos. 
 
A taxa é calculada à partir da relação produto formado 
ou substrato degradado pelo balanço molar. A relação 
corresponde ao rendimento prático. 
 
Quanto mais próximo de 100% for rendimento, mais 
perfeito é o biorreator para aquela reação. 
3 – Transferência de calor e massa; 
 
Depende da energia cinética (potência, velocidade, 
forma) , viscosidade, dimensões e temperatura. 
Fatores que influenciam no 
dimensionamento de Biorreatores 
4 – Projeto do Biorreator; 
 
Depende da relação entre a reologia e as 
características termodinâmicas dor reator sobretudo 
quanto à: 
 
Tamanho ; 
 
Presença ou ausência de chicanas; 
 
Tipo de turbina; 
 
Forma de dispersão de gases. 
Fatores que influenciam no 
dimensionamento de Biorreatores 
Homogeneização do sobrenadante 
Ampliação de escala 
Fatores que influenciam na 
ampliação de escala de Biorreatores 
Manutenção da escala reológica da dorna; 
 
Manutenção dos parâmetros: 
Transferência de oxigênio (KLa) – na prática através da 
medida de oxigênio dissolvido; 
Agitação e mistura (Velocidade na extremidade -vtip; 
tempo de mistura – tm). 
 
*Todos os parâmetros relacionados ao projeto devem seguir essas 
variáveis pois são elas, as consideradas na ampliação de escala e 
devem ser mantidas. 
 
Fatores que influenciam na 
ampliação de escala de Biorreatores 
Manutenção da escala reológica da dorna; 
 
Manutenção dos parâmetros: 
Transferência de oxigênio (KLa) – na prática através da 
medida de oxigênio dissolvido; 
Agitação e mistura (Velocidade na extremidade -vtip; 
tempo de mistura – tm). 
Todos os parâmetros relacionados ao projeto devem 
seguir essas variáveis pois são elas, as consideradas na 
ampliação de escala e devem ser mantidas. 
 
Características da dorna (planta): 
 
 Para uso genérico em pesquisa, 
foi preconizada a relação h/Ø de 
2:1 a 3:1. 
 O formato deve ser cilíndrico com 
bordas arredondadas e fundo 
côncavo para melhor escoamento 
do caldo fermentado. 
 Material inerte, preferencialmente 
aço inox (AISI-316 ou borosilicato) 
para o volume escolhido. 
 
 
Fatores que influenciam na 
ampliação de escala de Biorreatores