Calcule a vazão de alimentação necessária para que um reator CSTR de 600 m^3 tenha conversão de 90 % do substrato alimentado na concentração de 130 g / L. Considere YX / S=0,4 g célulus / g substrato , YP / S=0,5 g produto / g substrato eé que a fermentação segue cinética de Monod com Ks =4 g / L e mumax =0,4 h^-1. Determine também a concentração de célula e de produto para o estado estacionário. Qual a produção em Kg / h ?

Passo 1

Beleza, olha o que o enunciado pede: a gente tem um CSTR de 600 m³ e quer 90 % de conversão do substrato que chega a 130 g/L.
Conteúdo: balanço de massa em CSTR, conversão, cinética de Monod e relações de rendimento.
Precisamos de:
  • Conversão pra achar (substrato no efluente).
  • Monod: .
  • Diluição .
  • Rendimento:
    e
    .
  • Produção: (em kg/h).

Passo 2

Primeiro, a conversão é
X = S0 - SS0 = 0,90 Longrightarrow S = S0(1 - 0,90) = 130,(0,10) = 13;g/L

Passo 3

Agora a taxa de crescimento estacionária pela Monod:
mu = mumax,SKS + S = 0,4;134 + 13 =0,4;1317 approx 0,3059;h^-1
Em CSTR, no estado estacionário F = mu,V = 0,3059;h^-1times 600;m^3 approx 183,5;m^3/h , logo

Passo 4

Concentração de biomassa usando rendimento Xconc =YX/S,(S0 - S) =0,4times(130 - 13) =0,4times117 =46,8;g/L :

Passo 5

Concentração de produto com Pconc =YP/S,(S0 - S) =0,5times117 =58,5;g/L :

Passo 6

Produção de produto em kg/h:
mP = F;(m^3/ h)times1000;( L/ m^3)times Pconc;( g/L)1000;( g/kg)
mP =183,5times1000times58,51000 approx10,736;kg/h

Resposta

  • Vazão de alimentação .
  • Substrato no efluente .
  • Biomassa .
  • Produto .
  • Produção de produto

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