1- A hidrólise da sacarose em meio aquoso ácido (“açúcar invertido”) será conduzida em reator batelada:
\mathrm{C}_{12} \mathrm{H}_{22} \mathrm{O}_{11}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_{6} \text { (glicose) }+\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_{6} \text { (frutose) }
A reação segue cinética de pseudo-primeira ordem em relação à sacarose. Alguns dados foram extraídos do laboratório conforme a seguir:
  • Constante de velocidade a 60^{\circ} \mathrm{C} : \mathrm{k}_{1}=0,20 \mathrm{~h}^{-1}
  • Energia de ativação: \mathrm{E}=55 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}
  • Operação proposta em planta: 75^{\circ} \mathrm{C}
  • Conversão-alvo por batelada: \mathrm{X}_{\mathrm{A}}=0,90

Dados de processo:

Reator nominal: \mathrm{V}_{\text {nom }}=2,0 \mathrm{~m}^{3};
Head Space: 80%
Concentração inicial de sacarose: \mathrm{C}_{\mathrm{S} 0}=2,0 \mathrm{~mol} / \mathrm{L}
Rendimento global (químico + perdas): \eta=92 \%
Turnos: 2 turnos/dia, 8 \mathrm{~h} / turno, 6 \mathrm{dias} / semana
Tempos não reacionais por batelada:
  • Carga/selagem: 0,50 \mathrm{~h}
  • Aquecimento/estabilização: 0,75 \mathrm{~h}
  • Resfriamento: 0,25 \mathrm{~h}
  • Descarga: 0,50 \mathrm{~h}
  • Setup rápido: 0,10 \mathrm{~h}
  • Limpeza CIP: 0,75 h a cada 3 bateladas
  • Meta de demanda: 50.000 mol de glicose + frutose por semana
Um engenheiro júnior de processo apresentou o seguinte projeto:
  1. Usou o volume nominal \left(2,0 \mathrm{~m}^{3}\right) como volume de reação.
  2. Calculou a constante \mathrm{k} ~ \mathrm{a} 75^{\circ} \mathrm{C} por regra de três em temperatura. \rightarrow Erro
  3. Estimou o tempo reacional como t=X A / k.
  4. Ignorou aquecimento, resfriamento, carga/descarga, setup e limpeza. ) \rightarrow Erro
  5. Considerou operação 24 \mathrm{~h} / dia, 7 dias/semana! \rightarrow Erroch 9
  6. Concluiu que um único reator atende à demanda semanal.
Em função das colocações do engenheiro de processos júnior, você como gerente da planta é obrigado a refazer os cálculos e entender se realmente todos estão corretos para que no projeto executivo possa ser solicitado a compra e aquisição do reator. Por isso cabe a você:
a) Listar e explicar se existem erros e quais são eles (1 pt).
b) Recalcular k a 75^{\circ} \mathrm{C}(0,5 \mathrm{pt}) \rightarrow Arrenuus
c) Calcular o tempo reacional para que a conversão atinja \mathrm{XA}=0,90(0,5 \mathrm{pt})
d) Montar o tempo de ciclo incluindo tempos mortos e limpeza (valor médio de (CIP) ( 0,5 \mathrm{pt} ).
e) Determinar o n { }^{\circ} de bateladas/semana com os turnos dados (2 pts).
f) Calcular a produção de glicose + frutose por batelada (mol) e a capacidade semanal (2 pts).
g) Verificar se 1 reator atende à meta; se não, dimensionar o \mathrm{n}^{\circ} mínimo de reatores ( 0,5 \mathrm{pt} ).
h) Comente gargalos e melhorias possíveis para projeto. (2pts)
i) (Extensão) Monte uma planilha Excel que permita variar T, XA e tempos mortos, calculando automaticamente tempo de ciclo, \mathrm{n}^{\circ} de bateladas/semana, produção e \mathrm{n}^{\circ} de reatores necessários. Compare pelo menos 3 cenários (base, otimizado com menor tempo morto, maior temperatura) ( 1 pt ).

Passo 1

O enunciado pede várias coisas; aqui eu organizo claramente o que é solicitado e listo todos os dados relevantes que temos (sem resolver nada ainda). Perguntas a responder:
a) Quais erros havia no projeto do engenheiro júnior?
b) Recalcular a constante de velocidade k a 75^\circ\mathrm{C}.
c) Calcular o tempo reacional para atingir \mathrm{X_A}=0{,}90.
d) Montar o tempo de ciclo incluindo tempos mortos e CIP (usar valor médio do CIP por batelada).
e) Determinar o número de bateladas por semana com os turnos dados.
f) Calcular a produção de glicose + frutose por batelada (mol) e a capacidade semanal por reator.
g) Verificar se 1 reator atende à meta; se não, dimensionar o número mínimo de reatores.
h) Comentar gargalos e melhorias possíveis.
i) (Extensão) Montar planilha Excel e comparar 3 cenários (farei cálculo comparativo aqui).
Dados relevantes fornecidos (vou listar exatamente os valores que usarei):
  • Cinética: pseudo-primeira ordem em sacarose.
  • Constante a 60^\circ\mathrm{C}: \;k_{60}=0{,}20\\ \mathrm{h}^{-1}.
  • Energia de ativação: \;E=55\\ \mathrm{kJ/mol}=55\,000\\ \mathrm{J/mol}.
  • Temperatura de projeto: \;75^\circ\mathrm{C}.
  • Conversão-alvo por batelada: \;X_A=0{,}90.
    Dados de processo:
  • Reator nominal: \;V_{\text{nom}}=2{,}0\\ \mathrm{m}^3.
  • Head space: 80\% (logo volume de líquido \;V_L=V_{\text{nom}}\times(1-0{,}80)). Vou usar esse dado para calcular volume útil de reação.
  • Concentração inicial sacarose: \;C_{S0}=2{,}0\\ \mathrm{mol/L}.
  • Rendimento global: \;\eta=92\%.
  • Turnos: 2 turnos/dia, 8\\ \mathrm{h}/turno, 6 dias/semana. (logo horas disponíveis/semana = 2\times8\times6).
    Tempos não reacionais por batelada:
  • carga/selagem: 0{,}50\\ \mathrm{h}
  • aquecimento/estabilização: 0{,}75\\ \mathrm{h}
  • resfriamento: 0{,}25\\ \mathrm{h}
  • descarga: 0{,}50\\ \mathrm{h}
  • setup rápido: 0{,}10\\ \mathrm{h}
  • limpeza CIP: 0{,}75\\ \mathrm{h} a cada 3 bateladas (vou usar média por batelada = 0{,}75/3).
    Meta demanda: 50\,000 mol de (glicose + frutose) por semana.
Observações/assunções que usarei explicitamente nas contas: o head space é informado como 80\%, então o volume de líquido será 20\% do nominal (vou explicitar isso e usá-lo); este detalhe é a razão pela qual usar V_{\text{nom}} como volume de reação é um erro (vou explicar depois). Não vou inventar outros dados nem figuras; tudo vem do enunciado.

Passo 2

Listagem e explicação dos erros do engenheiro júnior (pergunta a). Vou enumerar cada erro e explicar por que é erro e qual é a correção conceitual rápida (estou sendo didático):
Erro 1: Usou o volume nominal \;V_{\text{nom}}=2{,}0\\ \mathrm{m}^3 como volume de reação.
  • Por que é erro: o enunciado diz “Head Space: 80%”. Isso significa que 80\% do volume é espaço vazio (gás) e apenas 20\% é líquido. O volume de líquido útil é \;V_L = V_{\text{nom}}(1-0{,}80)=0{,}4\\ \mathrm{m}^3. Usar 2{,}0\\ \mathrm{m}^3 como líquido superestima em 5 vezes a massa de reagente e a produção por batelada.
Erro 2: Calculou k a 75^\circ\mathrm{C} por “regra de três” linear em temperatura.
  • Por que é erro: k não varia linearmente com a temperatura; a relação correta é a equação de Arrhenius: \;k=A\exp(-E/RT). A forma prática para duas temperaturas é \ln\!\left(\dfrac{k_2}{k_1}\right)=-\dfrac{E}{R}\!\left(\dfrac{1}{T_2}-\dfrac{1}{T_1}\right). Usar regra de três é grosseiro e errado.
Erro 3: Estimou o tempo reacional como t = X_A / k.
  • Por que é erro: essa fórmula não é verdadeira para cinéticas de primeira ordem. Para primeira ordem em batelada temos X_A = 1-\exp(-kt), logo t = -\ln(1-X_A)/k. A fórmula linear X_A=k t só vale para aproximação inicial (pequenas conversões) em regime linear.
Erro 4: Ignorou aquecimento, resfriamento, carga/descarga, setup e limpeza.
  • Por que é erro: esses tempos são reais e reduzem o número de bateladas executáveis por unidade de tempo. É obrigatório somá-los ao tempo reacional para obter o tempo de ciclo.
Erro 5: Considerou operação 24\\ \mathrm{h/dia}, 7\\ \mathrm{dias/semana} (168 h/semana) quando o dado de processo especifica 2 turnos/dia, 8h/turno, 6 dias/semana (96 h/semana).
  • Por que é erro: isso superestima quase em 75% a disponibilidade horária e leva a conclusão errada sobre número de reatores.
Erro 6: Concluiu que um único reator atende à demanda.
  • Por que é erro: decorrente da soma dos erros anteriores (volume, tempo de reação, tempos mortos e horas disponíveis). Com os valores corretos, a conclusão muda (vou calcular adiante).
Esses são os principais erros; agora vamos calcular corretamente.

Passo 3

Cálculo de \;k a 75^\circ\mathrm{C} usando Arrhenius (pergunta b). Vou explicar a fórmula e cada passo.
A equação prática entre duas temperaturas é:
\ln\!\left(\frac{k_2}{k_1}\right) = -\frac{E}{R}\left(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}\right),
onde:
  • \;k_1 e \;k_2 são as constantes de velocidade nas temperaturas \;T_1 e \;T_2 (em Kelvin).
  • \;E é energia de ativação em J/mol.
  • \;R=8{,}314\\ \mathrm{J/(mol\cdot K)}.
Dados para usar: \;k_1=0{,}20\\ \mathrm{h}^{-1} em \;T_1=60^\circ\mathrm{C}=333{,}15\\ \mathrm{K}. Queremos \;k_2 em \;T_2=75^\circ\mathrm{C}=348{,}15\\ \mathrm{K}. \;E=55\,000\\ \mathrm{J/mol}.
Calculemos passo a passo:
\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}=\frac{1}{348{,}15}-\frac{1}{333{,}15}= -0{,}00012797\\ \mathrm{K}^{-1}
-\frac{E}{R}\left(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}\right) = -\frac{55\,000}{8{,}314}\times(-0{,}00012797)=+0{,}846
\ln\!\left(\frac{k_{75}}{0{,}20}\right)=0{,}846 \qquad\Rightarrow\qquad \frac{k_{75}}{0{,}20}=e^{0{,}846}=2{,}33
\therefore\quad k_{75}=0{,}20\times2{,}33=0{,}466\\ \mathrm{h}^{-1}\approx 0{,}47\\ \mathrm{h}^{-1}.
Interpretação: a constante praticamente mais que dobra ao subir de 60^\circ\mathrm{C} para 75^\circ\mathrm{C} com essa energia de ativação; é um aumento consistente com Arrhenius.

Passo 4

Cálculo do tempo reacional para \;X_A=0{,}90 (pergunta c) — explicando a fórmula de primeira ordem.
Para reação de primeira ordem em batelada: a evolução da concentração é \;C=C_0\exp(-kt). Conversão \;X_A é:
X_A = 1-\frac{C}{C_0}=1-e^{-kt}.
Isolando t:
t = -\frac{1}{k}\ln(1-X_A).
Substituindo \;k_{75}=0{,}466\\ \mathrm{h}^{-1} e \;X_A=0{,}90:
t = -\frac{1}{0{,}466}\ln(1-0{,}90)= -\frac{1}{0{,}466}\ln(0{,}10)=\frac{\ln(10)}{0{,}466}.
\ln(10)=2{,}302585\quad\Rightarrow\quad t=\frac{2{,}302585}{0{,}466}=4{,}94\\ \mathrm{h}.
Comentário pedagógico: note que usar t=X_A/k teria dado t=0{,}90/0{,}466=1{,}93\\ \mathrm{h}, o que subestima muito o tempo necessário (porque a relação é exponencial).

Passo 5

Montagem do tempo de ciclo incluindo tempos mortos e CIP (pergunta d). Vou explicar como calcular média do CIP por batelada e somar todos os tempos.
Tempos não reacionais (dados): carga 0{,}50, aquecimento 0{,}75, resfriamento 0{,}25, descarga 0{,}50, setup 0{,}10 (horas). Soma desses tempos não reacionais:
t_{\text{não reacionais}}=0{,}50+0{,}75+0{,}25+0{,}50+0{,}10=2{,}10\\ \mathrm{h}.ã
CIP: 0{,}75\\ \mathrm{h} a cada 3 bateladas \Rightarrow média por batelada:
t_{\text{CIP,avg}}=\frac{0{,}75}{3}=0{,}25\\ \mathrm{h}.
Tempo reacional t_{\text{reac}}=4{,}94\\ \mathrm{h} (calculado). Logo tempo de ciclo total médio por batelada:
t_{\text{ciclo}}=t_{\text{reac}}+t_{\text{não reacionais}}+t_{\text{CIP,avg}}=4{,}94+2{,}10+0{,}25=7{,}29\\ \mathrm{h}.ã
Explicação prática: esse é o tempo médio que o reator fica “ocupado” por uma batelada incluindo limpeza rateada; para planejamento semanal usamos esse tempo.

Passo 6

Determinar número de bateladas por semana com os turnos dados (pergunta e).
Horas disponíveis por semana (dados): 2 turnos/dia \times 8\\ \mathrm{h}/\text{turno} \times 6\\ \text{dias/semana} = 96\\ \mathrm{h/semana}.
Número de bateladas por reator/semana (arredondar para baixo porque batelada parcial não conta):
N_{\text{bat/sem}} = \left\lfloor\frac{96}{t_{\text{ciclo}}}\right\rfloor = \left\lfloor\frac{96}{7{,}29}\right\rfloor = \left\lfloor 13{,}18\right\rfloor = 13\\ \text{bateladas/semana}.
Observação: se houver janelas de tempo sobrando que permitam um ciclo extra (por exemplo, acumular diferenças), isso pode ser explorado operationalmente, mas para dimensionamento conservador conta-se o piso.

Passo 7

Cálculo da produção por batelada e capacidade semanal (pergunta f). Vou explicar a estequiometria e o uso do head space e rendimento.
Volume de líquido por batelada (peguei do enunciado: head space 80\%):
V_L = V_{\text{nom}}(1-0{,}80)=2{,}0\\ \mathrm{m}^3\times0{,}20=0{,}4\\ \mathrm{m}^3=400\\ \mathrm{L}.
Moles iniciais de sacarose:
n_{S0}=C_{S0}\times V_L = 2{,}0\\ \mathrm{mol/L}\times400\\ \mathrm{L}=800\\ \mathrm{mol}.
Com conversão \;X_A=0{,}90, moles de sacarose reagidos:
n_{\text{reag}} = 0{,}90\times800=720\\ \mathrm{mol}.
Estequiometria: 1\\ \text{mol sacarose} \rightarrow 1\\ \text{mol glicose} + 1\\ \text{mol frutose}. Portanto, moles de (glicose + frutose) gerados teoricamente por batelada:
n_{\text{mono,teo}} = 2\times n_{\text{reag}} = 2\times720=1\,440\\ \mathrm{mol}.
Aplicando rendimento global \eta=92\%:
n_{\text{mono,efetivo}} = 1\,440\times0{,}92 = 1\,324{,}8\\ \mathrm{mol\\ por\\ batelada}.
Capacidade semanal por reator:
\text{Capacidade semanal} = N_{\text{bat/sem}}\times n_{\text{mono,efetivo}} = 13\times1\,324{,}8 = 17\,222{,}4\\ \mathrm{mol/semana}.

Passo 8

Verificar se um reator atende à meta e dimensionar número mínimo de reatores (pergunta g).
Meta: 50\,000\\ \mathrm{mol/semana}. Capacidade por reator (calc. anterior): 17\,222{,}4\\ \mathrm{mol/semana}. Número mínimo de reatores:
N_{\text{reatores}} = \left\lceil \frac{50\,000}{17\,222{,}4} \right\rceil = \left\lceil 2{,}903 \right\rceil = 3\\ \text{reatores}.
Conclusão: 1 reator NÃO atende; são necessários no mínimo 3 reatores idênticos operando com os mesmos turnos e parâmetros para suprir a demanda.

Passo 9

Comentários sobre gargalos e melhorias possíveis para o projeto (pergunta h) — explico e justifico cada sugestão de forma prática e realista:
Gargalos principais identificados:
  • Pequeno volume de líquido efetivo devido a head space 80\% (produção limitada por batelada).
  • Tempo de ciclo relativamente grande dominado pelo tempo reacional e pelos tempos de aquecimento/CIP.
  • Disponibilidade horária limitada (96 h/semana).
Melhorias possíveis (com justificativa):
  1. Reduzir head space (aumentar preenchimento) — se for seguro e permitido, passar de 20% para, por exemplo, 40% líquido aumenta produção por batelada em 2x. Isso tem grande efeito.
  2. Aumentar temperatura de reação (dentro de limites de estabilidade térmica e segurança) para reduzir tempo reacional (Arrhenius). Ex.: 85^\circ\mathrm{C} reduz significativamente t_{\text{reac}}. Cuidado: estabilidade de frutose/glicose e agravamento de reações secundárias. Avaliar empiricamente.
  3. Reduzir tempos mortos: otimizar aquecimento (troca de calor melhor), reduzir setup e descarga, melhorar limpeza (CIP mais rápida ou programada entre lotes). Cada redução reduz o tempo de ciclo e aumenta bateladas/semana.
  4. Operar mais horas (adicionar turno noturno) ou distribuir em 7 dias se possível para aumentar horas semanais (política de RH).
  5. Adoção de operação contínua (CSTR em série ou PFR) se justificável: para alto throughput, contínuo costuma reduzir capital e aumentar rendimento operacional; mas exige avaliação detalhada (catalisadores, controle de temperatura, etc.).
  6. Aumentar C_{S0} se solubilidade e viscosidade permitirem — mais reagente por batelada aumenta produção.
  7. Sincronização/escalonamento entre múltiplos reatores para aproveitar melhor janelas de limpeza e minimizar tempo ocioso.
Comentários operacionais: qualquer mudança deve ser validada em escala laboratorial/piloto (p.ex., testar estabilidade das espécies a 85^\circ\mathrm{C} e avaliar formação de subprodutos).

Passo 10

Extensão — montagem de planilha e comparação de 3 cenários (pergunta i). Vou descrever a estrutura da planilha e apresentar os três cenários com os números calculados aqui (faço os cálculos resumidos para cada cenário para comparação).
Estrutura sugerida da planilha Excel (colunas): parâmetros de entrada: T, k (calculado por Arrhenius automatizado), X_A, V_{\text{nom}}, head space, C_{S0}, \eta, tempos não reacionais (cada um), CIP e frequência CIP, horas dispon. semana; células de cálculo: V_L, n_{S0}, t_{\text{reac}}=-\ln(1-X_A)/k, t_{\text{ciclo}}, N_{\text{bat/sem}}=\lfloor\text{horas disp}/t_{\text{ciclo}}\rfloor, produção por batelada e semanal, reatores necessários. Use validação de entradas para variar T, X_A e tempos mortos.
Comparação de 3 cenários (resultados numéricos que eu calculei aqui):
Cenário Base (os cálculos feitos acima):
  • T=75^\circ\mathrm{C}, k=0{,}466\\ \mathrm{h}^{-1}, t_{\text{reac}}=4{,}94\\ \mathrm{h}, t_{\text{ciclo}}=7{,}29\\ \mathrm{h}.
  • Batches/semana por reator: 13. Produção por batelada: 1\,324{,}8\\ \mathrm{mol}. Capacidade semanal por reator: 17\,222{,}4\\ \mathrm{mol}. Reatores necessários: 3.
Cenário Otimizado (redução de tempos mortos e CIP): suposição razoável: aquecimento reduz de 0{,}75 para 0{,}50\\ \mathrm{h}, resfriamento de 0{,}25 para 0{,}15, setup de 0{,}10 para 0{,}05, descarga de 0{,}50 para 0{,}40, manter carga 0{,}50; CIP reduz para 0{,}50\\ \mathrm{h} a cada 4 bateladas (média 0{,}125\\ \mathrm{h} por batelada). Mantendo k_{75} e t_{\text{reac}}=4{,}94\\ \mathrm{h}:
  • Novos tempos não reacionais somam: 0{,}50+0{,}50+0{,}15+0{,}40+0{,}05=1{,}60\\ \mathrm{h}. CIP avg 0{,}125\\ \mathrm{h}. t_{\text{ciclo}}=4{,}94+1{,}60+0{,}125=6{,}665\\ \mathrm{h}.
  • Batches/semana: \lfloor96/6{,}665\rfloor=14 bateladas. Capacidade semanal: 14\times1\,324{,}8=18\,547{,}2\\ \mathrm{mol}. Reatores necessários: \lceil50\,000/18\,547{,}2\rceil=3. (Melhora, mas ainda 3 reatores.)
Cenário Alta Temperatura (maior T): T=85^\circ\mathrm{C}. Calculei k_{85} por Arrhenius (mesma E):
T_3=85^\circ\mathrm{C}=358{,}15\\ \mathrm{K};\quad \ln\!\left(\frac{k_{85}}{k_{60}}\right)= -\frac{E}{R}\left(\frac{1}{358{,}15}-\frac{1}{333{,}15}\right)=1{,}376
\Rightarrow k_{85}=0{,}20\times e^{1{,}376}=0{,}792\\ \mathrm{h}^{-1}.
Tempo reacional: t_{\text{reac}}=\ln(10)/0{,}792=2{,}91\\ \mathrm{h}. Manter tempos não reacionais do cenário base (2,10) e CIP médio 0{,}25: t_{\text{ciclo}}=2{,}91+2{,}10+0{,}25=5{,}26\\ \mathrm{h}.
  • Batches/semana: \lfloor96/5{,}26\rfloor=18 bateladas. Capacidade semanal: 18\times1\,324{,}8=23\,846{,}4\\ \mathrm{mol}. Reatores necessários: \lceil50\,000/23\,846{,}4\rceil=3.
Interpretação: mesmo melhorando tempos ou aumentando temperatura, com a configuração do equipamento (pequeno volume líquido por causa do head space) continua sendo necessário 3 reatores; uma grande alavanca é aumentar o volume útil por batelada (reduzir headspace ou aumentar C_{S0}) ou aumentar horas disponíveis por semana.

Resposta

a) Erros do engenheiro júnior:
  • Usou V_{\text{nom}}=2{,}0\\ \mathrm{m}^3 como volume de reação (ignorou head space 80\%).
  • Calculou k a 75^\circ\mathrm{C} por “regra de três” linear em T (errado; deve usar Arrhenius).
  • Usou t=X_A/k para tempo reacional (errado para 1ª ordem; deve usar t=-\ln(1-X_A)/k).
  • Ignorou tempos mortos (carga, aquecimento, resfriamento, descarga, setup, CIP).
  • Assumiu operação 24\times7 em vez de 2 turnos/dia \times 6 dias (96 h/semana).
  • Concluiu que 1 reator atende à demanda (decorrente dos erros acima; incorreto).
b) Constante de velocidade a 75^\circ\mathrm{C}: \;k_{75}=0{,}47\\ \mathrm{h}^{-1}.
c) Tempo reacional para \;X_A=0{,}90: \;t_{\text{reac}}=4{,}94\\ \mathrm{h}.
d) Tempo de ciclo médio (incluindo tempos mortos e CIP médio): \;t_{\text{ciclo}}=7{,}29\\ \mathrm{h}.
e) Número de bateladas por semana (com 2 turnos \times 8 h, 6 dias): \;13\\ \text{bateladas/semana} por reator.
f) Produção por batelada e capacidade semanal por reator:
  • Produção por batelada (glicose+frutose, já com \eta=92\%): \;1\,324{,}8\\ \mathrm{mol}.
  • Capacidade semanal por reator: \;17\,222{,}4\\ \mathrm{mol/semana}.
g) Número mínimo de reatores: \;3 reatores (pois 50\,000/17\,222{,}4\approx2{,}90\Rightarrow3).
h) Gargalos e melhorias (resumo):
  • Gargalos: alto head space (pequeno volume líquido útil), tempos mortos e disponibilidade horária limitada; tempo reacional significativo.
  • Melhorias: reduzir head space (aumentar preenchimento seguro), aumentar T (se as espécies suportarem), reduzir tempos mortos (melhor aquecimento/CIP/operacional), aumentar C_{S0} se possível, operar mais horas (turno adicional) ou passar para operação contínua se viável; todas as mudanças devem ser validadas em piloto.
i) Planilha/3 cenários (resumo dos resultados comparativos):
  • Cenário Base (dados originais): t_{\text{ciclo}}=7{,}29\\ \mathrm{h}, 13\\ \text{bat/sem}, 17\,222{,}4\\ \mathrm{mol/sem} por reator, reatores necessários =3.
  • Cenário Otimizado (redução tempos mortos/CIP): t_{\text{ciclo}}=6{,}67\\ \mathrm{h}, 14\\ \text{bat/sem}, 18\,547{,}2\\ \mathrm{mol/sem} por reator, reatores necessários =3.
  • Cenário Alta Temperatura ( 85^\circ\mathrm{C}): k_{85}=0{,}79\\ \mathrm{h}^{-1}, t_{\text{reac}}=2{,}91\\ \mathrm{h}, t_{\text{ciclo}}=5{,}26\\ \mathrm{h}, 18\\ \text{bat/sem}, 23\,846{,}4\\ \mathrm{mol/sem} por reator, reatores necessários =3.

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