Oyama & Endooh* estudaram a influência do número de aeração (
) sobre a relação
em líquidos agitados e aerados. Dos resultados publicados para um agitador dotado de uma turbina “vaned disk” de 6 palhetas, pode-se concluir que, para números de aeração menores do que 0,04 ; a relação
pode ser expressa com boa aproximação, pela equação:
Para sistema análogo, mas sem aeração, Rushton e cols**, encontraram um valor para o Número de Potência constante e igual a 5,92. Baseando-se nestas informações e em outras obtidas no curso, resolver o problema abaixo:
Em uma fermentação em batelada, aerada e agitada, o sistema de agitação consta de um jogo de turbinas tipo “vaned disk” de 6 palhetas, girando a 75 rpm, e o escoamento no interior do biorreator é caracterizado por um número de Reynolds igual a 187.500. A viscosidade do mosto é de
e sua densidade é
. O biorreator é cilíndrico e dotado de chicanas, e opera com
de mosto. Seu diâmetro é o dobro do diâmetro da turbina. A velocidade do ar através da seção reta do biorreator é de
e, nesta situação, o valor medido para o coeficiente volumétrico de absorção de oxigênio é
.
Pede-se responder os itens abaixo:
a. Potência necessária para agitar o mosto;
b. Capacidade do compressor de ar;
c. Espessura da camada de lã de vidro necessária à filtração do ar de processo, levando em conta o grau de esterilidade exigido
, e que
dos contaminantes do ar são retidos nos primeiros 35 mm do filtro.
Referências (*) Chem. Eng. Japan, 19, 2, 1955.
(**) Chem. Eng. Progress, 46, 467, 1950
Pede-se responder os itens abaixo:
a. Potência necessária para agitar o mosto;
b. Capacidade do compressor de ar;
c. Espessura da camada de lã de vidro necessária à filtração do ar de processo, levando em conta o grau de esterilidade exigido
(**) Chem. Eng. Progress, 46, 467, 1950
Passo 1
O enunciado trata de um biorreator cilíndrico agitado por turbinas “vaned disk” de 6 palhetas girando a
rpm e aerado com uma velocidade de ar superficial de
,m/h. Precisamos:
- Calcular a potência de agitação usando o número de potência sem aeração
e depois ajustar à aeração com . - Determinar a vazão de ar (capacidade do compressor) a partir da velocidade superficial e da seção do reator.
- Estimar a espessura
da lã de vidro usando um modelo de retenção exponencial, sabendo que dos contaminantes são retidos nos primeiros mm e que o fator de esterilidade requerido é .
Para achar o diâmetro do tanque suponho a relação padrão, de modo que
e o diâmetro da turbina é
.
Passo 2
Determino o diâmetro do tanque
e da turbina
:
Passo 3
Calculo a potência sem aeração usando
onde
,
,kg/m
,
,s
,
Passo 4
Ajusto para aeração. Primeiro o número de aeração
com
,
,m/h
,m/s e
Então
e
Passo 5
A vazão do compressor já foi calculada em
,m
/s. Em unidades de processo:
Passo 6
Para a filtração, adoto um modelo exponencial de retenção
Sabendo que em
,mm retém
, temos
Para alcançar
, escrevemos
Resposta
a.
b. Vazão de ar
c. Espessura da lã de vidro
b. Vazão de ar
c. Espessura da lã de vidro