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.

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

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

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

Projeto de Pesquisa de Doutorado 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

Projeto de Pesquisa de Doutorado 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

Projeto de Pesquisa de Doutorado 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

Projeto de Pesquisa de Doutorado 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

Projeto de Pesquisa de Doutorado 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