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TA7362012ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS

Prof.: Dr. Francisco Maugeri Filho

PEDs: Cristiane C. P. Andrade e Susan H. Duarte

PAD: Juliana S. Zanini

1 LISTA DE EXERCCIOS

1) Deseja-se calcular os parmetros de consumo e transferncia de oxignio em um cultivo microbianorealizado em um reator de 5L, com um volume til de 4L e uma vazo de ar de 3 L/min. O mtodo

dinmico foi utilizado para avaliar a respirao microbiana deste sistema num dado instante. Para

isso, a aerao foi cortada. Na tabela abaixo, so mostrados os percentuais de concentrao de

oxignio dissolvido, indicados pelo eletrodo, durante a execuo da medida. Sabendo que no meio e

nas condies ambientais utilizadas a solubilidade do oxignio 6,99 mg/L, e considerando uma

concentrao celular de 10 g/L, invarivel no curto tempo de realizao do teste, determine:

Tempo (s) % OD Tempo (s) % OD Tempo (s) % OD Tempo (s) % OD

0 51,43 35 43,99 70 30,95 140 50,01

5 51,43 40 39,14 80 36,90 150 50,33

10 51,41 45 33,25 90 41,47 160 50,55

15 51,30 50 25,62 100 44,78 170 50,86

20 51,04 55 23,70 110 46,83 180 50,93

25 50,74 60 24,96 120 48,21 190 50,93

30 48,79 65 27,20 130 49,32 200 51,11

a) A demanda de oxignio pelo cultivo

b) A velocidade especfica de respirao.

c) A taxa de aerao, em vvm.

d) O coeficiente volumtrico de transferncia de oxignio.

2) Um fermentador equipado com um sistema de agitao com 2 turbinas de 6 ps planas e 4 defletores,possui as seguintes dimenses: dimetro do fermentador Dt = 3m; dimetro do agitador D i = 1m;

largura dos defletores Wb = 0,1m; altura do lquido HL = 3m. O fermentador usado em um dado

processo fermentativo, cujas caractersticas do meio so viscosidade = 0,02 kg/m.s e densidade =

1200 kg/m3. A velocidade de rotao N = 60 rpm e a aerao

Q = 0,4 vvm. Pede-se:

a) A potncia requerida, PO, para sistema no aerado;

b) A potncia requerida, Pg, para sistema aerado;

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c) Compare o coeficiente volumtrico de transferncia de O2 estimado atravs da correlao de

Richards (Fig. 2.16) com o obtido pela de Fukuda (Fig. 2.17). Se existir diferena, o que voc prope

para explic-la?

3) Refaa os itens a, b e c do exerccio anterior, considerando que o fermentador no seja padro, comas seguintes dimenses: Di = 1,5 m, Dt = 3 m e HL = 5 m.

Dica:Calcule a potncia para o sistema padro e corrija, sabendo que: P * = P.fc

4) As condies timas de fermentao para um microrganismo, foram estabelecidas num fermentadorpadro de 30L, com 2 agitadores tipo turbina, V1 = 18L, vvm2,2Q1

, KLa = 200 mM O2/L.h.atm

(determinado pelo mtodo do sulfito). Determine os valores de N, P g e

Q para uma escala de

40.000L, assumindo que as propriedades do meio so viscosidade = 0,02 kg/m.s e densidade =

1200 kg/m3.

5) Um fermentador padro com 0,9 m de dimetro equipado com um sistema de agitao com 2agitadores, opera com meio de cultivo cujas caractersticas reolgicas so dadas pela Fig 2.11

(considere 100h de fermentao), e com densidade de 1200 kg/m3. A velocidade de rotao N =

120 rpm e a aerao vvm5,1Q1

. Pede-se:

a) kLab) Novos valores de N e Q e dimenses do fermentador para uma ampliao de escala de 100 vezes o

volume, baseado nos critrios P/V = constante e ND = constante.