Avaliação do perfil de temperatura em biorreator de leito fixo

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1 Avaliação do perfil de temperatura em biorreator de leito fixo
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química Avaliação do perfil de temperatura em biorreator de leito fixo Felipe Valle do Nascimento COQ862 – Métodos numéricos para sistemas distribuídos Professor: Argimiro R. Secchi Rio de Janeiro, 22 de dezembro de 2016.

2 Projeto de Pesquisa de Doutorado
Introdução FERMENTAÇÃO NO ESTADO SÓLIDO Fermentação no estado sólido Valorização de resíduos agroindustriais Obtenção de produtos mais concentrados Controle de temperatura do biorreator é feito por aeração úmida forçada na base do leito Vazões elevadas melhoram troca térmica, mas secam o leito e impede o desenvolvimento microbiano Projeto de Pesquisa de Doutorado Felipe Valle - PEQ

3 Projeto de Pesquisa de Doutorado
Objetivo Avaliar como o crescimento microbiano afeta o perfil de temperatura no biorreator de leito fixo. Utilização de colocação ortogonal no simulador EMSO em ambas as direções para obter os perfis de células, temperatura e velocidade específica de crescimento. Axial: α = 1 e β = 1, número de pontos internos: 3 Radial: α = 0 e β = 0, número de pontos internos: 4 Variação do valor Peaxial: 5 e 50 (aumento de 10 x na vazão de aeração) Eixos r e z adimensionais. Temperatura em °C Mudança de variável em eixo radial (simetria); Metodologia Projeto de Pesquisa de Doutorado Felipe Valle - PEQ

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Metodologia Projeto de Pesquisa de Doutorado Parâmetros Condições iniciais: T = Tf e X= 0,0281 Xm = 3 Felipe Valle - PEQ

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Resultados Resultados Pe = 5 Maior gradiente de temperatura radial  menor velocidade específica de crescimento e concentração celular Perfil não regular de temperatura no leito pode levar ao crescimento desigual de células no leito Projeto de Pesquisa de Doutorado Felipe Valle - PEQ

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Resultados Resultados Pe = 50 Processo possivelmente com melhor rendimento possível devido à maior taxa de crescimento Perfil de temperatura mostra a necessidade de monitoramento tanto radial quando axial do processo. Projeto de Pesquisa de Doutorado Felipe Valle - PEQ

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Resultados Resultados Pe = 50 Processo possivelmente com melhor rendimento possível devido à maior taxa de crescimento Perfil de temperatura mostra a necessidade de monitoramento tanto radial quando axial do processo. Projeto de Pesquisa de Doutorado Felipe Valle - PEQ

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Resultados Casciatori et al. (2016): perfil de temperatura similar fazendo a simulação com método dos volumes finitos. Projeto de Pesquisa de Doutorado Felipe Valle - PEQ

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Conclusões O modelo foi capaz de mostrar o perfil desigual de temperatura e concentrações de células no biorreator: desenvolvimento de metodologia experimental adequada para monitoramento O modelo pode ser mais aprofundado: Fases gasosa e sólida: pseudo-homogêneo; Adição de termos referentes a perda evaporativa de água no leito e transporte de massa. Projeto de Pesquisa de Doutorado Felipe Valle - PEQ