A certain bacterium is grown in a continuous culture at
. Glucose is used as carbon source and ammonia is the nitrogen source. A mixture of glycerol and ethanol is produced. The reactant contains
glucose and
ammonia. The product stream contains
cells,
glycerol,
ethanol, and
water. Estimate the cooling requirement.
Heat of combustion:
The reaction:
Heat of combustion:
Passo 1
O enunciado descreve uma cultura contínua em que a bactéria consome glicose e amônia e forma biomassa, glicerol, etanol, C
e água. Queremos estimar a taxa de calor a ser removida (requisito de resfriamento) a
usando um balanço de entalpia baseado nos calores de combustão fornecidos.
Passo 2
Para fermentações sem oxigênio, uma abordagem comum é estimar o calor de reação pela diferença dos calores de combustão dos reagentes e dos principais produtos formados:
onde
é a vazão mássica (kg/h) e
o calor de combustão (kJ/kg).
Passo 3
Listando as vazões e calores de combustão:
Reagentes
Reagentes
Produtos principais
Passo 4
Calculando somas ponderadas:
Logo,
O sinal negativo indica que
são liberados.
Passo 5
Como a reação é exotérmica, a vazão de calor a ser removida (requisito de resfriamento) vale
. Em potência:
Resposta
O requisito de resfriamento é de aproximadamente
, ou
.