O documento discute modelagem e simulação de processos fermentativos. Aborda tópicos como modelagem matemática de processos fermentativos, simulação usando modelos matemáticos, objetivos da modelagem e simulação, interação entre população microbiana e meio de cultura, fenômenos que influenciam esta interação, diferenças entre processos químicos e fermentativos, formulação de modelos matemáticos, classificação de modelos e desenvolvimento de modelos fenomenológicos.
O documento discute os conceitos fundamentais da destilação como um processo unitário de separação. A destilação é definida como uma operação que visa separar os componentes de uma fase líquida através de sua vaporização parcial, onde os vapores são mais ricos nos componentes mais voláteis do que no líquido. O processo de destilação é descrito como ocorrendo em estágios onde duas correntes (líquido e vapor) entram em contato para produzir correntes com composições diferentes. Curvas de equilíbrio podem ser us
O documento apresenta uma apostila sobre cálculo de reatores químicos. Discute a classificação de reatores em termos de escala, natureza das fases, modo de operação e comportamento. Descreve os principais tipos de reatores como batelada, de mistura perfeita, tubular e de fluxo oscilatório. Apresenta conceitos sobre projeto de reatores simples e para reações paralelas.
O documento discute o balanço de energia em sistemas químicos e industriais. Aborda conceitos como formas de energia (cinética, potencial, interna), trabalho e calor. Explica como medir e calcular essas grandezas e aplicá-las para analisar processos como bombeamento, reações químicas e geração de vapor.
1. O documento descreve um experimento sobre cinética química que verifica como diferentes fatores como concentração dos reagentes, temperatura e catalisadores afetam a velocidade de reações.
2. É apresentada a teoria sobre cinética química, incluindo definições de termos como velocidade de reação, ordem de reação, molecularidade e como a temperatura e catalisadores podem afetar as velocidades.
3. O experimento em questão estuda especificamente como a variação da concentração dos reagentes influencia a
O documento descreve diferentes tipos de biorreatores, incluindo sua definição, introdução e classificação. Os principais tipos de biorreatores descritos são agitados mecanicamente, agitados pneumaticamente, de fluxo pistonado e estáticos. O documento também fornece detalhes sobre como cada tipo funciona e exemplos de configurações.
Trabalho de reatores -Exercicios do fogler - reações multiplasRomário Ewerton
O documento discute projetos de reatores químicos, incluindo:
1) Tipos de reatores como tubulares e suas equações de balanço molar e projeto.
2) Reações químicas como simples, múltiplas, desejadas e indesejadas.
3) Seletividade e como maximizar produtos desejados em reações paralelas ou em série.
O documento introduz os principais métodos cromatográficos, descrevendo a classificação, histórico e definição básica da cromatografia. Apresenta as principais técnicas como a cromatografia em papel, em camada delgada, em coluna, líquida e a diferença entre adsorção e partição.
O documento discute os processos e parâmetros da compostagem, incluindo: (1) A compostagem é a decomposição biológica de resíduos orgânicos por microrganismos; (2) Existem dois tipos principais - aeróbia e anaeróbia; (3) Os principais parâmetros do processo incluem aeração, temperatura, umidade, relação C/N, pH e estrutura.
O documento discute os conceitos fundamentais da destilação como um processo unitário de separação. A destilação é definida como uma operação que visa separar os componentes de uma fase líquida através de sua vaporização parcial, onde os vapores são mais ricos nos componentes mais voláteis do que no líquido. O processo de destilação é descrito como ocorrendo em estágios onde duas correntes (líquido e vapor) entram em contato para produzir correntes com composições diferentes. Curvas de equilíbrio podem ser us
O documento apresenta uma apostila sobre cálculo de reatores químicos. Discute a classificação de reatores em termos de escala, natureza das fases, modo de operação e comportamento. Descreve os principais tipos de reatores como batelada, de mistura perfeita, tubular e de fluxo oscilatório. Apresenta conceitos sobre projeto de reatores simples e para reações paralelas.
O documento discute o balanço de energia em sistemas químicos e industriais. Aborda conceitos como formas de energia (cinética, potencial, interna), trabalho e calor. Explica como medir e calcular essas grandezas e aplicá-las para analisar processos como bombeamento, reações químicas e geração de vapor.
1. O documento descreve um experimento sobre cinética química que verifica como diferentes fatores como concentração dos reagentes, temperatura e catalisadores afetam a velocidade de reações.
2. É apresentada a teoria sobre cinética química, incluindo definições de termos como velocidade de reação, ordem de reação, molecularidade e como a temperatura e catalisadores podem afetar as velocidades.
3. O experimento em questão estuda especificamente como a variação da concentração dos reagentes influencia a
O documento descreve diferentes tipos de biorreatores, incluindo sua definição, introdução e classificação. Os principais tipos de biorreatores descritos são agitados mecanicamente, agitados pneumaticamente, de fluxo pistonado e estáticos. O documento também fornece detalhes sobre como cada tipo funciona e exemplos de configurações.
Trabalho de reatores -Exercicios do fogler - reações multiplasRomário Ewerton
O documento discute projetos de reatores químicos, incluindo:
1) Tipos de reatores como tubulares e suas equações de balanço molar e projeto.
2) Reações químicas como simples, múltiplas, desejadas e indesejadas.
3) Seletividade e como maximizar produtos desejados em reações paralelas ou em série.
O documento introduz os principais métodos cromatográficos, descrevendo a classificação, histórico e definição básica da cromatografia. Apresenta as principais técnicas como a cromatografia em papel, em camada delgada, em coluna, líquida e a diferença entre adsorção e partição.
O documento discute os processos e parâmetros da compostagem, incluindo: (1) A compostagem é a decomposição biológica de resíduos orgânicos por microrganismos; (2) Existem dois tipos principais - aeróbia e anaeróbia; (3) Os principais parâmetros do processo incluem aeração, temperatura, umidade, relação C/N, pH e estrutura.
Este documento descreve os objetivos e conteúdos de um curso sobre transferência de massa. Os objetivos são o conhecimento básico das leis de transferência de massa e a capacidade de modelar matematicamente processos de transferência de massa, com foco em equipamentos de contato direto. Os principais tópicos abordados incluem fundamentos da transferência de massa molecular e convectiva, equações diferenciais de transferência de massa, difusão molecular no estado estacionário e transiente, transferência de massa convectiva e equipamentos de transferência
1) O documento descreve os modelos matemáticos para reatores contínuos em série e/ou paralelo para reações de primeira e segunda ordem. 2) Reatores em série fornecem a mesma conversão que um único reator de volume total igual à soma dos volumes individuais. 3) A eficiência máxima de reatores em paralelo exige que o tempo de residência seja igual em todos os reatores.
O documento discute os conceitos fundamentais da cinética de processos fermentativos. Abrange a análise da evolução da concentração de biomassa, produtos e substratos ao longo do tempo de fermentação, permitindo traçar curvas de crescimento e determinar parâmetros cinéticos como velocidades instantâneas e fatores de conversão. Também apresenta métodos para medir a biomassa e as fases de crescimento dos microrganismos.
O documento descreve e compara reatores de leito fixo e fluidizado. Reatores de leito fixo têm o catalisador em partículas estacionárias enquanto reatores de leito fluidizado mantêm o catalisador em suspensão fluida, promovendo melhor mistura. Ambos são usados em processos químicos e petroquímicos, porém reatores de leito fluidizado permitem maior escala e substituição fácil do catalisador.
1) Uma colisão eficaz ocorre quando as moléculas dos reagentes colidem com orientação geométrica favorável e energia cinética igual ou maior que a energia de ativação, culminando na formação de produtos.
2) São necessários o contato entre os reagentes, afinidade química entre eles, orientação geométrica favorável durante as colisões e energia cinética das moléculas reagentes igual ou maior que a energia de ativação.
3) O complexo ativado é uma estrutura intermediária
1. O documento descreve um experimento sobre tensão superficial realizado por alunos de engenharia química. Eles identificaram a tensão superficial de vários líquidos usando medidas de altura capilar.
2. Os resultados mostraram que moléculas polares se misturam bem, enquanto moléculas apolares se misturam parcialmente. Medições de altura capilar foram usadas para calcular a tensão superficial.
3. As tensões superficiais calculadas experimentalmente apresentaram erros em relação aos valores teóricos, poss
O documento apresenta um resumo sobre catálise. Ele começa definindo catalisador e discutindo conceitos como atividade catalítica, seletividade e estabilidade. Em seguida, aborda termos como frequência e número de turnover. Por fim, discute aspectos como desativação de catalisadores e classificação entre catalisadores homogêneos e heterogêneos.
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: SOLUBILIDADE DOS COMPOSTOS ORGÂNICAEzequias Guimaraes
O documento descreve um relatório de aula prática sobre a solubilidade de compostos orgânicos. Ele inclui uma introdução sobre solubilidade e suas relações com a estrutura molecular e polaridade. Também fornece informações sobre os materiais e solventes utilizados no experimento, normas de segurança para cada solvente, e os objetivos e parte experimental do relatório.
O documento apresenta o conceito de operações unitárias, definindo-as como seqüências de operações físicas necessárias para viabilizar processos químicos industriais. Descreve os principais tipos de operações unitárias como mecânicas, transferência de calor e transferência de massa, dando exemplos de equipamentos utilizados em cada uma.
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: DESTILAÇÃO FRACIONADA E PONTO DE EBULIÇÃOEzequias Guimaraes
As constantes físicas de uma substância química são propriedades de cada molécula, sendo muitas vezes empregadas na determinação do seu grau de pureza ou mesmo na sua caracterização. Em geral esses compostos estão associados as forças intermoleculares que cada substância está sujeita devido as características de suas ligações ou interações (DIAS, 2004).
A passagem do liquido para a fase vapor é uma constante física característica de cada liquido, e como tal pode ser utilizada para identificar o liquido ou mesmo para se verificar o seu grau de pureza. A temperatura em que ocorre a passagem de um liquido para o estado gasoso, a uma dada pressão, e conhecida como ponto de ebulição (DIAS, 2004).
Aula da Disciplina Processos de Produção Quimcos, da Faculdade Area1 - Grupo DeVry - Tema: Reatores Industriais.
Processo de Nitração (Explosivos) e Produção de Etilieno Glicol
Este documento discute propriedades termodinâmicas de substâncias puras, incluindo:
1) Substância pura é aquela com composição química invariável e pode existir em uma ou mais fases com a mesma composição;
2) O princípio de estado relaciona o número de propriedades independentes requeridas para especificar um estado termodinâmico;
3) O equilíbrio de fases ocorre na região de saturação onde há coexistência de duas fases como líquido e vapor.
Laboratório de Engenharia Química, Operações Unitárias, Filtração, Práticas de Laboratório, Relatórios de experimentos de engenharia química, Práticas de filtração, Filtro Prensa
1) A cinética química estuda a velocidade das reações químicas e como fatores como concentração, temperatura e catalisadores afetam essa velocidade.
2) Existem reações de ordem zero, primeira e segunda, que se distinguem pela dependência da velocidade em relação à concentração dos reagentes.
3) A velocidade instantânea é a taxa de variação da concentração num determinado instante, ao passo que a velocidade média é calculada entre dois pontos no tempo.
O documento discute a teoria da produção e seus conceitos fundamentais. Apresenta a função de produção e como ela relaciona a quantidade produzida aos fatores de produção. Explica a lei dos rendimentos decrescentes e como ela afeta a produtividade marginal com o aumento do uso de um fator variável. Também diferencia análise de curto e longo prazo com base nos fatores fixos e variáveis.
1) O documento descreve os fundamentos de operação de colunas de destilação, incluindo o princípio do equilíbrio líquido-vapor e como as diferenças de volatilidade permitem a separação de componentes.
2) É apresentado um modelo matemático simplificado de uma coluna de destilação binária com várias hipóteses, como volatilidade relativa constante.
3) O modelo inclui equações de continuidade para descrever a acumulação e fluxos de líquido e vapor nos diferentes estágios da coluna.
O documento descreve um experimento de teste de chama realizado por estudantes para identificar diferentes elementos químicos. O experimento observou a coloração da chama ao aquecer sais de diferentes elementos e comparou os resultados com as cores esperadas baseadas na teoria quântica. Os cálculos de energia liberada confirmaram a teoria de Bohr para cada elemento.
O documento descreve o processo de cristalização, incluindo suas aplicações industriais. A cristalização é uma operação unitária antiga de separação de sólido-líquido baseada na variação da solubilidade com a temperatura ou quantidade de solvente. Descreve os principais tipos de cristalização como arrefecimento, evaporação e drowning-out e seus equipamentos associados. Apresenta exemplos industriais como produção de sal, açúcar, fármacos e metais.
1. O documento discute cinética química e apresenta fatores que influenciam na velocidade das reações, como concentração dos reagentes, temperatura, catalisadores e inibidores.
2. A cinética química estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. A velocidade de uma reação aumenta com o aumento da concentração dos reagentes e da temperatura.
3. Catalisadores aumentam a velocidade das reações enquanto inibidores a diminuem, agindo sobre a energia de
1. O documento descreve técnicas de contagem de microrganismos em placas e a técnica de número mais provável. 2. As técnicas de contagem em placas incluem semeadura em profundidade, superfície e sobrecamada para contar unidades formadoras de colônias. 3. A técnica de número mais provável estima a densidade de microrganismos viáveis usando uma série de diluições e tubos para determinar a combinação mais provável de resultados positivos.
Apostila processos industriais ipi1 ana paulazetec10
Este documento apresenta o plano de ensino para a disciplina Introdução a Processos Industriais 1. Ele inclui o cronograma de aulas com os conteúdos abordados em cada semana, a bibliografia recomendada e informações sobre os balanços materiais e energéticos que serão estudados, incluindo avaliações periódicas.
Este documento apresenta uma revisão da literatura sobre modelos dinâmicos com dados em painel. Resume os principais métodos de estimação destes modelos, incluindo modelos de efeitos fixos, modelos de efeitos aleatórios, estimação GMM e modelos com variáveis discretas. Também discute testes de raízes unitárias e especificação para dados em painel.
Este documento descreve os objetivos e conteúdos de um curso sobre transferência de massa. Os objetivos são o conhecimento básico das leis de transferência de massa e a capacidade de modelar matematicamente processos de transferência de massa, com foco em equipamentos de contato direto. Os principais tópicos abordados incluem fundamentos da transferência de massa molecular e convectiva, equações diferenciais de transferência de massa, difusão molecular no estado estacionário e transiente, transferência de massa convectiva e equipamentos de transferência
1) O documento descreve os modelos matemáticos para reatores contínuos em série e/ou paralelo para reações de primeira e segunda ordem. 2) Reatores em série fornecem a mesma conversão que um único reator de volume total igual à soma dos volumes individuais. 3) A eficiência máxima de reatores em paralelo exige que o tempo de residência seja igual em todos os reatores.
O documento discute os conceitos fundamentais da cinética de processos fermentativos. Abrange a análise da evolução da concentração de biomassa, produtos e substratos ao longo do tempo de fermentação, permitindo traçar curvas de crescimento e determinar parâmetros cinéticos como velocidades instantâneas e fatores de conversão. Também apresenta métodos para medir a biomassa e as fases de crescimento dos microrganismos.
O documento descreve e compara reatores de leito fixo e fluidizado. Reatores de leito fixo têm o catalisador em partículas estacionárias enquanto reatores de leito fluidizado mantêm o catalisador em suspensão fluida, promovendo melhor mistura. Ambos são usados em processos químicos e petroquímicos, porém reatores de leito fluidizado permitem maior escala e substituição fácil do catalisador.
1) Uma colisão eficaz ocorre quando as moléculas dos reagentes colidem com orientação geométrica favorável e energia cinética igual ou maior que a energia de ativação, culminando na formação de produtos.
2) São necessários o contato entre os reagentes, afinidade química entre eles, orientação geométrica favorável durante as colisões e energia cinética das moléculas reagentes igual ou maior que a energia de ativação.
3) O complexo ativado é uma estrutura intermediária
1. O documento descreve um experimento sobre tensão superficial realizado por alunos de engenharia química. Eles identificaram a tensão superficial de vários líquidos usando medidas de altura capilar.
2. Os resultados mostraram que moléculas polares se misturam bem, enquanto moléculas apolares se misturam parcialmente. Medições de altura capilar foram usadas para calcular a tensão superficial.
3. As tensões superficiais calculadas experimentalmente apresentaram erros em relação aos valores teóricos, poss
O documento apresenta um resumo sobre catálise. Ele começa definindo catalisador e discutindo conceitos como atividade catalítica, seletividade e estabilidade. Em seguida, aborda termos como frequência e número de turnover. Por fim, discute aspectos como desativação de catalisadores e classificação entre catalisadores homogêneos e heterogêneos.
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: SOLUBILIDADE DOS COMPOSTOS ORGÂNICAEzequias Guimaraes
O documento descreve um relatório de aula prática sobre a solubilidade de compostos orgânicos. Ele inclui uma introdução sobre solubilidade e suas relações com a estrutura molecular e polaridade. Também fornece informações sobre os materiais e solventes utilizados no experimento, normas de segurança para cada solvente, e os objetivos e parte experimental do relatório.
O documento apresenta o conceito de operações unitárias, definindo-as como seqüências de operações físicas necessárias para viabilizar processos químicos industriais. Descreve os principais tipos de operações unitárias como mecânicas, transferência de calor e transferência de massa, dando exemplos de equipamentos utilizados em cada uma.
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: DESTILAÇÃO FRACIONADA E PONTO DE EBULIÇÃOEzequias Guimaraes
As constantes físicas de uma substância química são propriedades de cada molécula, sendo muitas vezes empregadas na determinação do seu grau de pureza ou mesmo na sua caracterização. Em geral esses compostos estão associados as forças intermoleculares que cada substância está sujeita devido as características de suas ligações ou interações (DIAS, 2004).
A passagem do liquido para a fase vapor é uma constante física característica de cada liquido, e como tal pode ser utilizada para identificar o liquido ou mesmo para se verificar o seu grau de pureza. A temperatura em que ocorre a passagem de um liquido para o estado gasoso, a uma dada pressão, e conhecida como ponto de ebulição (DIAS, 2004).
Aula da Disciplina Processos de Produção Quimcos, da Faculdade Area1 - Grupo DeVry - Tema: Reatores Industriais.
Processo de Nitração (Explosivos) e Produção de Etilieno Glicol
Este documento discute propriedades termodinâmicas de substâncias puras, incluindo:
1) Substância pura é aquela com composição química invariável e pode existir em uma ou mais fases com a mesma composição;
2) O princípio de estado relaciona o número de propriedades independentes requeridas para especificar um estado termodinâmico;
3) O equilíbrio de fases ocorre na região de saturação onde há coexistência de duas fases como líquido e vapor.
Laboratório de Engenharia Química, Operações Unitárias, Filtração, Práticas de Laboratório, Relatórios de experimentos de engenharia química, Práticas de filtração, Filtro Prensa
1) A cinética química estuda a velocidade das reações químicas e como fatores como concentração, temperatura e catalisadores afetam essa velocidade.
2) Existem reações de ordem zero, primeira e segunda, que se distinguem pela dependência da velocidade em relação à concentração dos reagentes.
3) A velocidade instantânea é a taxa de variação da concentração num determinado instante, ao passo que a velocidade média é calculada entre dois pontos no tempo.
O documento discute a teoria da produção e seus conceitos fundamentais. Apresenta a função de produção e como ela relaciona a quantidade produzida aos fatores de produção. Explica a lei dos rendimentos decrescentes e como ela afeta a produtividade marginal com o aumento do uso de um fator variável. Também diferencia análise de curto e longo prazo com base nos fatores fixos e variáveis.
1) O documento descreve os fundamentos de operação de colunas de destilação, incluindo o princípio do equilíbrio líquido-vapor e como as diferenças de volatilidade permitem a separação de componentes.
2) É apresentado um modelo matemático simplificado de uma coluna de destilação binária com várias hipóteses, como volatilidade relativa constante.
3) O modelo inclui equações de continuidade para descrever a acumulação e fluxos de líquido e vapor nos diferentes estágios da coluna.
O documento descreve um experimento de teste de chama realizado por estudantes para identificar diferentes elementos químicos. O experimento observou a coloração da chama ao aquecer sais de diferentes elementos e comparou os resultados com as cores esperadas baseadas na teoria quântica. Os cálculos de energia liberada confirmaram a teoria de Bohr para cada elemento.
O documento descreve o processo de cristalização, incluindo suas aplicações industriais. A cristalização é uma operação unitária antiga de separação de sólido-líquido baseada na variação da solubilidade com a temperatura ou quantidade de solvente. Descreve os principais tipos de cristalização como arrefecimento, evaporação e drowning-out e seus equipamentos associados. Apresenta exemplos industriais como produção de sal, açúcar, fármacos e metais.
1. O documento discute cinética química e apresenta fatores que influenciam na velocidade das reações, como concentração dos reagentes, temperatura, catalisadores e inibidores.
2. A cinética química estuda a velocidade das reações e os fatores que a influenciam. A velocidade de uma reação aumenta com o aumento da concentração dos reagentes e da temperatura.
3. Catalisadores aumentam a velocidade das reações enquanto inibidores a diminuem, agindo sobre a energia de
1. O documento descreve técnicas de contagem de microrganismos em placas e a técnica de número mais provável. 2. As técnicas de contagem em placas incluem semeadura em profundidade, superfície e sobrecamada para contar unidades formadoras de colônias. 3. A técnica de número mais provável estima a densidade de microrganismos viáveis usando uma série de diluições e tubos para determinar a combinação mais provável de resultados positivos.
Apostila processos industriais ipi1 ana paulazetec10
Este documento apresenta o plano de ensino para a disciplina Introdução a Processos Industriais 1. Ele inclui o cronograma de aulas com os conteúdos abordados em cada semana, a bibliografia recomendada e informações sobre os balanços materiais e energéticos que serão estudados, incluindo avaliações periódicas.
Este documento apresenta uma revisão da literatura sobre modelos dinâmicos com dados em painel. Resume os principais métodos de estimação destes modelos, incluindo modelos de efeitos fixos, modelos de efeitos aleatórios, estimação GMM e modelos com variáveis discretas. Também discute testes de raízes unitárias e especificação para dados em painel.
1) O documento discute a importância do planejamento experimental na indústria para o desenvolvimento de novos produtos e controle de processos.
2) São apresentados conceitos básicos de planejamento experimental como réplicas, aleatorização e blocos para coleta eficiente de dados.
3) São descritos os elementos de um experimento como unidades experimentais, fatores, níveis, tratamentos, ensaios e variável resposta.
capitulo 2 isolamento e purificacao de bioprodutos aPriscila Arruda
1) O documento descreve as principais operações unitárias usadas no isolamento e purificação de bioprodutos após a fermentação, incluindo clarificação, concentração, purificação e tratamento final.
2) As principais operações unitárias de clarificação descritas são filtração, filtração tangencial e centrifugação. A filtração é usada para grandes volumes de suspensões celulares diluídas, enquanto a centrifugação é usada quando é necessária assepsia.
3) O processo de isolamento e purificação pode ser divid
O documento discute a tecnologia enzimática, incluindo fundamentos da cinética enzimática, preparação e uso de enzimas, enzimas imobilizadas e suas aplicações. Aborda também biosensores, avanços recentes e perspectivas futuras da tecnologia enzimática.
AVALIAÇÃO DO ESCOAMENTO DE FLUIDOS INCOMPRESSÍVEIS EM TUBULAÇÕES USANDO CFDDélio Barroso de Souza
O documento descreve a simulação do escoamento de fluidos incompressíveis em tubulações usando os softwares livres Salome e OpenFOAM. Os resultados simulados são comparados com dados experimentais para validar a ferramenta CFD para análise e otimização do escoamento através de válvulas e placas de orifício.
1) O documento descreve os conceitos básicos de controle e automação industrial, incluindo definições de processo, variáveis dinâmicas, trocador de calor e auto-regulação.
2) Inclui também detalhes sobre variáveis de processo como variável controlada, manipulada e de carga.
3) Explica métodos de determinação de parâmetros de processos para análise e otimização do sistema de controle.
The fmincon function finds the minimum of a constrained nonlinear multivariable function subject to bounds and linear and nonlinear constraints. It uses either a medium-scale or large-scale algorithm depending on whether the gradient of the objective function is provided. The user defines the objective function fun and optional nonlinear constraints nonlcon, both of which can return gradient and Hessian information. Fmincon returns the optimized values, objective function value, exit condition, and additional output details.
The document contains critical data for various compounds including their molecular weights, freezing points, boiling points, critical temperatures, pressures, volumes, compressibility factors, and acentric factors. The data is presented in a table with 27 compounds listed along with their properties. This table provides physical property data for analysis of these compounds and calculations involving their critical points and states.
Influence of temperature on the liquid liquid equilibria of methanol benzene ...Josemar Pereira da Silva
This document summarizes a study on the liquid-liquid equilibrium of the ternary system composed of methanol, benzene, and hexane at different temperatures. Experimental data on the compositions of the coexisting liquid phases are reported at 278.15 K, 283.15 K, and 293.15 K. The data show that increasing the temperature decreases the miscibility gap between the methanol-rich and hexane-rich phases. Models like UNIQUAC and NRTL are able to correlate the experimental equilibrium data reasonably well at the different temperatures, while UNIFAC predicts a larger immiscibility region than observed.
Liquid liquid equilibrium for the ternary system of isopropyl acetate 2 propa...Josemar Pereira da Silva
The document presents experimental data on liquid-liquid equilibrium for the ternary system of isopropyl acetate, 2-propanol, and glycerol at temperatures of 298.15 K, 308.15 K, and 318.15 K under atmospheric pressure. Triangular phase diagrams were obtained at each temperature showing the two-phase region. Distribution coefficients and selectivity parameters were calculated to evaluate glycerol's capacity as an extractive solvent. The NRTL and UNIQUAC models were applied to correlate the experimental data with low deviations.
(Liquid liquid) equilibrium of systems involved in the stepwise ethanolysis o...Josemar Pereira da Silva
The document discusses (liquid + liquid) equilibrium experiments involving systems relevant to the transesterification process for biodiesel production from vegetable oils. Specifically, equilibrium data was measured for systems containing vegetable oils, monoacylglycerols, diacylglycerols, ethyl esters, and ethanol. The experimental results provide information on phase behavior during transesterification and purification steps. The data was also used to evaluate thermodynamic models for predicting multicomponent phase equilibria in these systems.
Liquid liquid equilibrium data for n hexane ethylacetate acetonitrile ternay ...Josemar Pereira da Silva
This document presents experimental liquideliquid equilibrium (LLE) data for the ternary system of n-hexane, ethyl acetate, and acetonitrile measured at 298.15 K, 308.15 K, and 318.15 K. The NRTL and UNIQUAC models were used to correlate the LLE data. Distribution coefficients and separation factors were also calculated from the LLE data, showing that acetonitrile could be used to extract ethyl acetate from n-hexane.
Liquid liquid equilibria data for ethylbenzene or p xylene with alkane and 1 ...Josemar Pereira da Silva
This document presents experimental liquid-liquid equilibrium data for ternary mixtures of 1-butylpyridinium nitrate ionic liquid, various alkanes (heptane, octane, decane), and either ethylbenzene or p-xylene at 298.15 K and 89 kPa. The data includes mole fraction measurements of each phase and calculations of distribution ratios and separation factors. Six different ternary systems were studied and the results suggest p-xylene can be separated more easily from alkanes than ethylbenzene.
Influence of temperature on the liquid liquid equilibria of methanol benzene ...Josemar Pereira da Silva
This document summarizes a study on the liquid-liquid equilibria of the ternary system composed of methanol, benzene, and hexane at temperatures of 278.15 K, 283.15 K, and 293.15 K. Equilibrium data including component mass fractions in each phase are reported for the three temperatures. The data are compared to literature data and correlated using various models including Othmer and Tobias, NRTL, and UNIFAC. The results show that temperature influences the liquid-liquid equilibrium behavior of the system.
Isobaric vapor liquid equilibrium for binary mixtures of 3 methyl 1 butanol 3...Josemar Pereira da Silva
This document presents experimental vapor-liquid equilibrium data for the binary mixtures of 3-methyl-1-butanol + 3-methyl-1-butyl ethanoate and 1-pentanol + pentyl ethanoate at 101.3 kPa. Vapor pressure measurements were made for the pure components using a Swiestoslawski apparatus. Vapor-liquid equilibrium data were obtained using an equilibrium still. Activity coefficients were calculated and correlated using thermodynamic models like Wilson, NRTL, and UNIQUAC. The mixtures were found to not form azeotropes.
Investigation on thermodynamics in separation for ethylene glycol neopentyl g...Josemar Pereira da Silva
The document investigates azeotropic distillation for separating an ethylene glycol (EG) and neopentyl glycol (NPG) system. Vapor-liquid equilibrium data was measured for the EG-NPG and NPG-para-xylene systems under atmospheric pressure. The data was found to be thermodynamically consistent and well-correlated by models like NRTL and UNIQUAC. An azeotropic distillation process was designed using para-xylene as an entrainer that can produce EG and NPG at 99.9% purity with minimal cost.
This document presents a new correlation for predicting the thermal conductivity of liquids based on their molar polarization. The correlation relates two parameters (A and b) from an existing thermal conductivity equation to molar polarization. Molar polarization takes into account molecular structure, polarity, and temperature effects. Experimental thermal conductivity data for various substances was used to develop a correlation between the parameters and molar polarization. The new correlation was found to predict thermal conductivity with average errors less than 5% for most substances tested, outperforming some existing methods.
This document presents a new two-parameter model for predicting the thermal conductivity of liquids. The model is derived based on theories of molecular dynamics, liquid free volume, and the authors' previous model for estimating heat of vaporization. Thermal conductivity data for 68 liquids over a wide range of temperatures are fitted using the model and compared to other existing models, showing good agreement. Key parameters A and B are determined for different liquids to allow calculation of thermal conductivity at any temperature within the studied ranges.
Este documento apresenta um estudo sobre escoamento bifásico líquido-gás em tubulações
horizontais utilizando a correlação de Lockhart & Martinelli e simulações computacionais. Foram
analisados os regimes borbulhado e estratificado para misturas água-ar a 25°C em tubo de 1 polegada.
As simulações computacionais foram realizadas no código ANSYS CFX e comparadas às previsões da
correlação de Lockhart & Martinelli, encontrando-se desvios de até 50% entre os métodos.
Este documento apresenta a tese de doutorado de Cristiano Bigonha Tibiriçá sobre o estudo experimental e teórico da transferência de calor e do fluxo crítico durante a ebulição convectiva em microcanais. O trabalho analisa dados obtidos em bancadas experimentais construídas para este fim e desenvolve modelos considerando os padrões de escoamento observados em microcanais.
On criteria for occurence of azeotropes in isothermal and isobraric binary sy...Josemar Pereira da Silva
The document discusses criteria for predicting the occurrence of azeotropes in binary systems under isothermal and isobaric conditions.
For isothermal systems, the criteria are expressed in terms of the activity coefficients at infinite dilution (γ∞). For a positive azeotrope, γ∞ of the less volatile component must be greater than or equal to the ratio of the saturation vapor pressures. For a negative azeotrope, γ∞ of the more volatile component must be less than or equal to the inverse of the ratio.
For isobaric systems, the criteria involve γ∞ evaluated at the boiling points. For a minimum-boiling azeotrope
This document is a doctoral thesis submitted by Efstathios Skouras-Iliopoulos for the degree of Doctor of Engineering at the Norwegian University of Science and Technology. The thesis focuses on feasibility and operation aspects of heterogeneous azeotropic (heteroazeotropic) distillation in batch distillation columns. Both conventional batch columns (rectifiers) and novel multivessel column configurations are considered for separating azeotropic mixtures. Dynamic simulations are used to analyze time requirements and separation performance of different column configurations for various mixture types. The thesis aims to provide a deeper understanding of heteroazeotropic batch distillation and develop guidelines for assessing feasibility and practical operation of such processes.
This document presents a new two-parameter model for predicting the thermal conductivity of liquids. The model is derived based on theories of molecular dynamics, liquid free volume, and the authors' previous model for estimating heat of vaporization. Thermal conductivity data for 68 liquids over a wide range of temperatures are fitted using the model and compared to other existing models, showing good agreement. Key parameters A and B are determined for different liquids to allow calculation of thermal conductivity based on fundamental physical property data.
Production of-n-propyl-acetate-by-reactive-distillation-experimental-and-theo...Josemar Pereira da Silva
This document summarizes the first steps in developing a catalytic reactive distillation process for producing n-propyl acetate. Kinetic experiments were conducted to determine the reaction rates for homogeneous and heterogeneous catalysis. Pilot plant experiments were also performed using a homogeneous strong acid catalyst in a packed column with a top-column decanter. Simulation results matched experimental data well when accounting for non-ideal thermodynamics. Several process configurations were identified that could dramatically increase alcohol conversion and n-propyl acetate purity by adding a stripping section. The best startup strategy was determined to involve an initial charging of the two-phase top product to achieve steady-state conditions most quickly.
This document summarizes the topological structure of ternary residue curve maps, which describe the dynamics of ternary distillation processes. It introduces differential equations that model ternary distillation and place a meaningful structure on ternary phase diagrams. By recognizing this structure is subject to the Poincaré-Hopf index theorem, the authors obtained a topological relationship between azeotropes and pure components in ternary mixtures. This relationship provides useful information about ternary mixture distillation behavior and predicts situations where ternary azeotropes cannot occur.
AE03 - ESTUDO CONTEMPORÂNEO E TRANSVERSAL INDÚSTRIA E TRANSFORMAÇÃO DIGITAL ...Consultoria Acadêmica
“O processo de inovação envolve a geração de ideias para desenvolver projetos que podem ser testados e implementados na empresa, nesse sentido, uma empresa pode escolher entre inovação aberta ou inovação fechada” (Carvalho, 2024, p.17).
CARVALHO, Maria Fernanda Francelin. Estudo contemporâneo e transversal: indústria e transformação digital. Florianópolis, SC: Arqué, 2024.
Com base no exposto e nos conteúdos estudados na disciplina, analise as afirmativas a seguir:
I - A inovação aberta envolve a colaboração com outras empresas ou parceiros externos para impulsionar ainovação.
II – A inovação aberta é o modelo tradicional, em que a empresa conduz todo o processo internamente,desde pesquisa e desenvolvimento até a comercialização do produto.
III – A inovação fechada é realizada inteiramente com recursos internos da empresa, garantindo o sigilo dasinformações e conhecimento exclusivo para uso interno.
IV – O processo que envolve a colaboração com profissionais de outras empresas, reunindo diversasperspectivas e conhecimentos, trata-se de inovação fechada.
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
I e II, apenas.
I e III, apenas.
I, III e IV, apenas.
II, III e IV, apenas.
I, II, III e IV.
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54 99956-3050
Se você possui smartphone há mais de 10 anos, talvez não tenha percebido que, no início da onda da
instalação de aplicativos para celulares, quando era instalado um novo aplicativo, ele não perguntava se
podia ter acesso às suas fotos, e-mails, lista de contatos, localização, informações de outros aplicativos
instalados, etc. Isso não significa que agora todos pedem autorização de tudo, mas percebe-se que os
próprios sistemas operacionais (atualmente conhecidos como Android da Google ou IOS da Apple) têm
aumentado a camada de segurança quando algum aplicativo tenta acessar os seus dados, abrindo uma
janela e solicitando sua autorização.
CASTRO, Sílvio. Tecnologia. Formação Sociocultural e Ética II. Unicesumar: Maringá, 2024.
Considerando o exposto, analise as asserções a seguir e assinale a que descreve corretamente.
ALTERNATIVAS
I, apenas.
I e III, apenas.
II e IV, apenas.
II, III e IV, apenas.
I, II, III e IV.
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AE03 - ESTUDO CONTEMPORÂNEO E TRANSVERSAL ENGENHARIA DA SUSTENTABILIDADE UNIC...Consultoria Acadêmica
Os termos "sustentabilidade" e "desenvolvimento sustentável" só ganharam repercussão mundial com a realização da Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento (CNUMAD), conhecida como Rio 92. O encontro reuniu 179 representantes de países e estabeleceu de vez a pauta ambiental no cenário mundial. Outra mudança de paradigma foi a responsabilidade que os países desenvolvidos têm para um planeta mais sustentável, como planos de redução da emissão de poluentes e investimento de recursos para que os países pobres degradem menos. Atualmente, os termos
"sustentabilidade" e "desenvolvimento sustentável" fazem parte da agenda e do compromisso de todos os países e organizações que pensam no futuro e estão preocupados com a preservação da vida dos seres vivos.
Elaborado pelo professor, 2023.
Diante do contexto apresentado, assinale a alternativa correta sobre a definição de desenvolvimento sustentável:
ALTERNATIVAS
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro.
Desenvolvimento sustantável é o desenvolvimento que supre as necessidades momentâneas das pessoas.
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento incapaz de garantir o atendimento das necessidades da geração futura.
Desenvolvimento sustentável é um modelo de desenvolvimento econômico, social e político que esteja contraposto ao meio ambiente.
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração anterior, comprometendo a capacidade de atender às necessidades das futuras gerações.
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Proteco Q60A
Placa de controlo Proteco Q60A para motor de Braços / Batente
A Proteco Q60A é uma avançada placa de controlo projetada para portões com 1 ou 2 folhas de batente. Com uma programação intuitiva via display, esta central oferece uma gama abrangente de funcionalidades para garantir o desempenho ideal do seu portão.
Compatível com vários motores
1. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS FERMENTATIVOS
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Prof. Dr. Félix Monteiro Pereira
2. INTRODUÇÃO
MODELAGEM DE UM PROCESSO FERMENTATIVO
É a representação através de equações matemáticas das transformações bioquímicas
que ocorrem no processo e das velocidades com que estas transformações se
processam.
SIMULAÇÃO DE UM PROCESSO FERMENTATIVO
Corresponde a análise do processo através da utilização do modelo matemático
proposto
OBJETIVOS DA MODELAGEM MATEMÁTICA E DA SIMULAÇÃO DE PROCESSOS
FERMENTATIVOSFERMENTATIVOS
•prever o comportamento do processo, uma vez que é impossível testar
experimentalmente todas as possíveis condições operacionais e escalas do processo
em análise
•determinar as condições operacionais economicamente ótimas do processo
•definir os limites operacionais do processo
•avaliar mudanças no processo (por exemplo, tipo de fermentador) visando sua
otimização
•definir a estratégia de controle a ser empregada e a (estabilidade do processo quando
este for operado continuamente
•definir a sensibilidade do processo diante de perturbações (alterações nas variáveis
operacionais)
3. INTRODUÇÃO
INTERAÇÃO POPULAÇÃO MICROBIANA – MEIO DE CULTURA
Processo fermentativo dois sistemas interagem continuamente.
AMBIENTE
(meio de cultura)
POPULAÇÃO
(células)
•multicomponente;
• reações em solução;
• pH, T, viscosidade,...
variáveis;
• multicomponente;
• heterogeneidade entre
as células;
• multirreações;
nutrientes e
substratos
produtos
• sistema multifase (g - l,
l – l, l – s, s – l – g;
• não uniforme .
• multirreações;
• controle interno;
• adaptabilidade;
• sistema estocástico;
• variações genéticas.
calor
interações
mecânicas
• as células consomem nutrientes e substratos do ambiente em produtos;
• as células geram calor, o qual é dissipado para o meio, portanto, a temperatura do
meio define a temperatura das células;
• interações mecânicas ocorrem através da pressão hidrostática, de efeitos do fluxo
do meio para as células e de mudanças na viscosidade do meio em função do
acúmulo de células e de produtos metabólicos.
4. INTRODUÇÃO
FENÔMENOS PRINCIPAIS QUE INFLUENCIAM NAS INTERAÇÕES ENTRE A POPULAÇÃO
MICROBIANA E O MEIO DE CULTURA
• influência da “história” da população microbiana durante o processo: fase lag e de adaptação,
mutações, perda de viabilidade e outros acontecimentos;
• influência da composição do meio de cultivo nas velocidades de crescimento microbiano e de
formação de produtos: único/múltiplo substrato limitante, inibição por substrato/produto,
indução/repressão;
• transferência de substratos do meio para o interior das células e de produtos da célula para o
meio no caso de processos com células imobilizadas ou floculantes;
• velocidade de respiração em processos aeróbios: transferência de oxigênio da fase gasosa para• velocidade de respiração em processos aeróbios: transferência de oxigênio da fase gasosa para
a fase líquida por agitação e aeração;
• tipo de processo: submerso/semi-sólido, descontínuo/descontínuo alimentado/contínuo sem e
com reciclo, células livres/imobilizadas, uma/múltiplas fases de processo, etc.
• influência de variáveis físico-químicas no processo: temperatura, pH, umidade do meio de
cultura, umidade relativa do ar, pressão, etc.;
• influência /variações na síntese de componentes celulares: necessidade de incluir "estrutura"
no modelo matemático representativo do processo;
• homogeneidade/heterogeneidade do processo.
5. INTRODUÇÃO
DIFERENÇAS IMPORTANTES PARA A M0DELAGEM ENTRE PROCESSOS QUÍMICOS E PROCESSOS
FERMENTATIVOS
• baixas concentrações e baixas velocidades de reação como resultado da utilização. em se
tratando de uma fermentação submersa, de um meio de cultura diluído;
• conhecimento insuficiente dos fenômenos limitantes das velocidades de produção e falta de
sensores para automação “on-line" dificultam a otimização, a ampliação de escala do processo
fermentativo e a implementação de estratégias de controle multivariável nos bioreatores;
• problemas complexos de estabilidade, problemas de observabilidade do sistema com as• problemas complexos de estabilidade, problemas de observabilidade do sistema com as
variáveis comumente medidas e a existência de sub-sistemas com dinâmicas rápidas e lentas,
são algumas das dificuldades encontradas no projeto de processos fermentativos contínuos ;
• problemas de estabilidade, segurança e eventualmente de toxidade introduzem dificuldades
adicionais ao projeto de bioreatores;
• complexidade da mistura reacional e a capacidade do sistema de sintetizar o seu próprio
catalisador, dificultam em muito a análise global e, conseqüentemente, a modelagem do
processo fermentativo.
6. INTRODUÇÃO
FORMULAÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS EM PROCESSOS FERMENTATIVOS
É um conjunto de relações matemáticas entre as variáveis dependentes (respostas) e as
variáveis independentes (entradas) em um determinado sistema, no caso, um fermentador.
VARIÁVEIS DE RESPOSTA EM PROCESSOS FERMENTATIVOS
Concentração de microrganismo (X), substrato (S) e produto (P) ao longo do tempo e/ou espaço.
A dependência das concentrações com o tempo será determinada pela natureza estática-
dinâmica da operação do fermentador enquanto que a dependência espacial será determinadadinâmica da operação do fermentador enquanto que a dependência espacial será determinada
pelo tipo de fermentador utilizado no processo (Batelada [BSTR], Batelada alimentado [Fed-
Batch], Contínuo [CSTR] ou Tubular [PFR]).
7. INTRODUÇÃO
CLASSIFICAÇÃO DOS MODELOS MATEMÁTICOS EM PROCESSOS FERMENTATIVOS
Quanto ao grau de entendimento do processo fermentativo:
• modelos fenomenológicos;
• modelos empíricos.
Quanto ao grau de descrição da população microbiana:
• modelos não estruturados;
• modelos estruturados;• modelos estruturados;
• modelos não segregados (a população celular é homogênea: todas as células apresentam o
mesmo comportamento);
• modelos segregados (a população celular é heterogênea: as células apresentam distribuição
de idade, tamanho e propriedades celulares).
8. INTRODUÇÃO
MODELOS FENOMENOLÓGICOS
São modelos que buscam descrever os fenômenos principais envolvidos no processo usando-se
para isso os princípios básicos de conservação de massa, energia e quantidade de movimento.
MODELOS EMPÍRICOS
O processo fermentativo é visto como uma “caixa-preta" desconhecendo-se totalmente os
mecanismos de causa-efeito entre as variáveis independentes (x) e dependentes (y) do
processo. As variáveis dependentes são correlacionadas empiricamente com as independentes
através de funções chamadas de FUNÇÕES DE TRANSFERENCIA: f(x)através de funções chamadas de FUNÇÕES DE TRANSFERENCIA: f(x)
Funções de transferência usuais:
- modelos polinomiais;
-modelos de redes neurais.
9. INTRODUÇÃO
MODELOS NÃO ESTRUTURADOS
• a célula é considerada globalmente não havendo variação da concentração dos componentes
intracelulares;
• a biomassa é caracterizada por uma única variável: a concentração celular em massa ou em
número de células;
• neste modelo vale a hipótese de crescimento balanceado: a velocidade de produção de
qualquer componente intracelular por unidade do componente é constante e essa constante é a
mesma para todos os componentes e igual à velocidade específica de crescimento;
• são os modelos mais comumente utilizados devido à simplicidade e à capacidade de
representar bem vários processos fermentativos reportados na literatura.
MODELOS ESTRUTURADOS
• a célula é vista como sendo composta por uma serie de compartimentos interdependentes
onde estão armazenados determinados componentes celulares cujas concentrações variam com
o tempo provocando alterações na atividade celular;
• a consideração de componentes intracelulares permite descrever melhor o estado das células
e sua adaptação às mudanças do meio ambiente;
• este tipo de modelo também requer um conhecimento do mecanismo das principais etapas
envolvidas no metabolismo celular (o que nem sempre é disponível);
• a dificuldade na etapa de identificação do modelo devido ao grande número de parâmetros a
serem estimados e a necessidade de aplicar métodos numéricos complexos, inviabilizam o uso
desta modelagem para o projeto e controle de processos fermentativos.
10. INTRODUÇÃO
ELABORACÃO DOS MODELOS FENOMENOLÓGICOS
As fontes básicas para a elaboração de qualquer modelo fenomenológico são os princípios
básicos de conservação da massa energia e quantidade de movimento.
PONTOS PRINCIPAIS DOS MODELOS FENOMENOLÓGICOS
• Variáveis Dependentes Fundamentais:
São variáveis que em um tempo qualquer reúnem toda a informação necessária para o estudo
de qualquer fenômeno envolvido no processo. Em processos fermentativos interessam asde qualquer fenômeno envolvido no processo. Em processos fermentativos interessam as
variáveis massa, energia e quantidade de movimento.
• Variáveis de Estado :
Muitas vezes as variáveis fundamentais não podem ser medidas diretamente e para quantificá-
Ias é necessário recorrer a variáveis auxiliares convenientemente agrupadas (VARIÁVEIS DE
ESTADO): densidade, concentração, temperatura, pressão.
11. INTRODUÇÃO
PONTOS PRINCIPAIS DOS MODELOS FENOMENOLÓGICOS
•Volume de Controle
Um modelo físico de um sistema se define como uma região do espaço na qual todas as
variáveis de estado temperatura. concentração, densidade são uniformes. Esta região é
denominada de VOLUME DE CONTROLE.
O volume de controle pode ser:
a) Constante: como no caso de um reator batelada de volume constante (BSTR);
b) Variável: como no caso de um reator batelada-alimentado (FED-BATCH);
c) Macroscópico: como no caso de um reator contínuo (CSTR) onde as concentrações de
substrato, células e produto são uniformes em todo o volume V do reator;
d) Microscópico: como no caso de um reator tubular (PFR) onde as concentrações de substrato,
células e produto variam continuamente ao longo do comprimento do reator de modo que estas
concentrações somente podem ser consideradas uniformes num elemento de volume
diferencial dV.
12. INTRODUÇÃO
PONTOS PRINCIPAIS DOS MODELOS FENOMENOLÓGICOS
• Equações de Balanço:
São equações resultantes da aplicação dos princípios fundamentais de conservação da massa,
energia e quantidade de movimento. As equações de balanço podem ser generalizadas na
seguinte forma:
Velocidade de Acumulação:
• não é um termo cinético;
• é a taxa de variação da variável fundamental dentro do volume de controle com respeito ao
tempo.
13. INTRODUÇÃO
PONTOS PRINCIPAIS DOS MODELOS FENOMENOLÓGICOS
Termos de Entrada e Saída:
Os termos relativos à entrada e à saída podem ter as seguintes contribuições:
TERMOS DE ENTRADA
fluxo convectivo
TERMOS DE SAÍDA
fluxo convectivofluxo convectivo
fluxo difusivo
transferência interfásico
fluxo convectivo
fluxo difusivo
transferencia interfásico
14. INTRODUÇÃO
PONTOS PRINCIPAIS DOS MODELOS FENOMENOLÓGICOS
Termos de Entrada e Saída:
Fluxo Convectivo:
• é o fluxo da variável fundamental que entra ou que sai do volume de controle devido ao
escoamento de fluido;
• é igual ao produto da vazão volumétrica de fluido (m3/h) pela concentração
volumétrica da variável fundamental nesta corrente.
Fluxo Difusivo:
• existente somente em volumes de controle microscópicos;
• é o fluxo devido a existência de gradientes de concentração volumétrica da variável
fundamental ao longo do sistema
onde: WO2 = fluxo interfásico de massa de oxigênio (g/h); kLa=coeficiente volumétrico de
transferência de oxigênio (h-1); C*
L=concentração de oxigênio de saturação na fase
líquida (g/L); C*
L=concentração de oxigênio na fase líquida (g/L); V =volume de meio
líquido (L).
fundamental ao longo do sistema
Transferência lnterfásico:
• o fluxo de transferência interfásico é dado como o produto de três termos: um coeficiente de
transferência, um termo de área e um termo referente à força motriz da transferência
• o exemplo mais comum é a equação para a velocidade de transferência de massa de oxigênio
da corrente de gás para o meio líquido em um fermentador:
15. INTRODUÇÃO
PONTOS PRINCIPAIS DOS MODELOS FENOMENOLÓGICOS
Termos de Produção ou Consumo:
No princípio de conservação da massa, o termo produção ou consumo só tem significado para
um dado componente (substrato, células ou produto) que pode ser produzido ou consumido na
fermentação, já que a massa total se conserva. A quantidade total consumida de um substrato S
num volume de controle macroscópico seria dada por (-rs)V e num volume de controle
microscópico é dada por (-rs)dV.
No principio de conservação de energia, o termo geração no caso de uma fermentação refere-seNo principio de conservação de energia, o termo geração no caso de uma fermentação refere-se
ao calor liberado por mol de substrato consumido (calor de fermentação). A quantidade total de
calor gerada pela fermentação em um volume de controle macroscópico seria dada por
(-∆HF)(-rS)V e em um volume de controle microscópico seria dada por (-∆HF)(-rS)dV.
16. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE CRESCIMENTO CELULAR , DE CONSUMO DE SUBSTRATO E DE FORMAÇÃO DE
PRODUTOS
Na proposição de modelos cinéticos em um processo fermentativo, diversos níveis de
detalhamento podem ser adotados. Algumas das aproximações que permitem simplificar a
representação da cinética dos processos fermentativos são:
(1) considerar que na formulação do meio de cultura todos os componentes menos um número
pré-estabelecido estão em concentrações suficientemente elevadas de modo que, as
concentrações destes componentes previamente escolhidos sejam limitantes para a
velocidade do processo;velocidade do processo;
(2) eventualmente pode ser necessário incluir no equacionamento outros componentes do
meio, por exemplo, um produto inibidor que se acumula no meio, o oxigênio no caso de
processos aeróbios;
(3) geralmente, considera-se que alterações em outros parâmetros não afetam
significativamente as cinéticas na escala de tempo ou na faixa de variação encontrados num
experimento ou processos típicos;
(4) controles do bioreator podem regular e manter constantes alguns dos parâmetros do
ambiente, por exemplo, pH, temperatura, oxigênio dissolvido.
17. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE CRESCIMENTO CELULAR
MODELO DE MONOD
onde:
µ é a velocidade específica de crescimento (h-1)
µmax é a velocidade específica máxima de crescimento (h-1)
KS é a constante de saturação (g/L)
S é a concentração de substrato (g/L)
• considera que apenas um substrato do meio limita a velocidade específica de crescimento.
• explica as fases de crescimento exponencial e estacionária mas não explica a fase lag e de
declínio (morte).
• os parâmetros e Ks dependem do microrganismo, do meio de cultura, do substrato limitante e
da temperatura.
19. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE CRESCIMENTO CELULAR
MODELO DE M0SER
• K ainda é a concentração de substrato para a qual
• para w=1 o modelo de MOSER se reduz ao modelo de MONOD
• para w>1 o gráfico do modelo de MOSER é uma sigmóide• para w>1 o gráfico do modelo de MOSER é uma sigmóide
20. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE CRESCIMENTO CELULAR
MODELO DE CONTOIS
• este modelo é geralmente utilizado para representar limitações de difusão no interior de
biomassas floculantes ou imobilizadas;
• μ é inversamente proporcional a X.
MODELO LOGÍSTICOMODELO LOGÍSTICO
•representa a fase exponencial de crescimento e a queda até zero de μ
MODELO DE ANDREWS
•explica a inibição do crescimento celular por altas concentrações de substrato.
21. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE CRESCIMENTO CELULAR
MODELO DE WU
• este modelo é adequado quando o efeito inibitório do
substrato é mais intenso;
• quando n=1 o modelo de Wu reduz-se ao modelo de
ANDREWS .ANDREWS .
MODELO DE DUNN
• dois substratos são utilizados para realizar a mesma
função mas as células utilizam um em preferência ao
outro;
• pode explicar o crescimento com diauxia.
22. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE CRESCIMENTO CELULAR
MODELO DE MEGEE
• neste caso os substratos são requeridos para diferentes funções e alteram a velocidade de
crescimento.
MODELO DE TSAO E HANSON
• este modelo introduz os conceitos de:
substratos essenciais: sem os quais o crescimento não ocorre G;
substratos "melhoradores": aumentam a velocidade de crescimento SI e S2
• pode explicar o crescimento com triauxia:
1a fase exponencial:
2ª fase exponencial:
3ª fase exponencial:
23. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE CRESCIMENTO CELULAR
MODELOS DE INIBIÇÃO PELO PRODUTO
onde g(P) é a função que descreve o efeito inibitório do produto sobre o crescimento.
Expressões de g(P) usuais:
LINEAR
NÃO-LINEAR GENERALIZADA
HIPERBOLICA
PARABOLICA
EXPONENCIAL
Duas Situações podem ser visualizadas a. partir dessas equações:
g(P) 0 (Inibição total)
g(P) 0 (Ausência de inibição)
24. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE CRESCIMENTO CELULAR
MODELO DE AIBA E SHODA
• este modelo leva em conta uma inibição do crescimento pelo produto;
• inibição do tipo hiperbólica.
MODELO DE AIBA et al.
• inibição exponencial.
MODElO DE GHOSE E TYAGI
• existe um valor Pm para o qual ocorre inibição total, inibição linear.
25. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
MODELOS DE FORMAÇÃO DE PRODUTOS
MODELO DE LUEDEKING E PIRET
A cinética de formação de produtos pode representar os seguintes casos:
1. o produto é formado durante o crescimento, sendo somente proporcional a velocidade de
crescimento (α≠0 e β=0, produção associada ao crescimento);
2. o produto é formado parte antes e parte depois do crescimento (α ≠ 0 e β ≠ 0, produção
parcialmente associada ao crescimento);
3. o produto é formado somente após o crescimento (α = 0 e β ≠ 0 , produção não associada ao3. o produto é formado somente após o crescimento (α = 0 e β ≠ 0 , produção não associada ao
crescimento);
Geralmente α e β são funções da concentração de produto e de substrato.
26. CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO
CINÉTICA DE CONSUMO DE SUBSTRATO
MODELO GENERALIZADO:
• Y*
X/S e Y*
P/S são fatores de conversão estequiométricos de conversão de substrato em células e
em produtos;
• m é a velocidade específica de consumo de substrato para manutenção.
ABORDAGEM SIMPLIFICADA:
Utilização dos coeficientes aparentes:
Sinclair e Kristiansen (1987) ;
27. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
FERMENTADOR EM BATELADA (BSTR)
Operação:
BALANÇO MATERIAL DA ETAPA DE FERMENTAÇÃO:
Volume de controle: volume útil do fermentador (constante).
[ACUMULA]=[entra]-[sai]+[forma]-[consumido]
Células viáveis: Células não viáveis:
Substrato: Produto:
Onde: , , , , Xd = çoncentração de células não viáveis,
r=velocidade, subscritos: d para indicar células não viáveis, x para células viáveis, s para
substrato e p para produto
dx rr
dt
dX
−= d
d
r
dt
dX
=
sr
dt
dS
−= pr
dt
dP
=
Xrx µ= Xkr dd = vpp Xr µ=vss Xr µ=
29. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
FERMENTADOR CONTÍNUO (CSTR)
Operação:
BALANÇO MATERIAL DA ETAPA DE FERMENTAÇÃO CONTÍNUA:BALANÇO MATERIAL DA ETAPA DE FERMENTAÇÃO CONTÍNUA:
Volume de controle: volume útil do fermentador (constante).
[ACUMULA]=[entra]-[sai]+[forma]-[consumido]
Células viáveis: Células não viáveis:
Substrato: Produto:
V = volume útil do fermentador .
dx VrVrFXFX
dt
VdX
−+−= 0
sVrFSFS
dt
VdS
−−= 0 pVrFP
dt
VdP
+−=
ddd
d
VrFXFX
dt
VdX
+−= 0
30. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
FERMENTADOR CONTÍNUO (CSTR)
Considerações comuns: ;
Estado estacionário:
Exemplo: Para o modelo de Monod
Células viáveis: Células não viáveis:
Substrato:
V
F
D =
0=
∂
∂
t
000 == dXX
dkD +=µ
( )
( ) ( )[ ]
SSD
X 0 −
=
D
Xk
X d
d =
Substrato:
Produto: Monod:
Restrições: 0 < S < S0 , 0 < X, 0 ≤ Xd ≤ X , 0 ≤ P
Passos: Cálculos na seguinte ordem S, X, P, Xd.
( ) ( )[ ] SPdSXd YkDmYkD
X
//
0
βα +++++
=
( )[ ]
D
XkD
P d βα ++
=
( )
( )dmáx
ds
kD
kDK
S
+−
+
=
µ
33. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
FERMENTADOR CONTÍNUO (CSTR)
Reproduza o seguinte gráfico:
34. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
PROCESSO DE LAVAGEM (WASH OUT) EM UM CSTR
O processo de lavagem de um fermentador contínuo ocorre quando a velocidade de remoção
de células do reator (Dc X) é exatamente igual à velocidade na qual o microrganismo cresce no
fermentador (µX-k d X), neste caso, qualquer acréscimo de D acarreta na obtenção de um estado
estacionário com X = 0.
D c X = µX-k d X ≈ µmáxX-k d X
Considera-se, na prática:
D c = µmáx-k d
35. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
FERMENTADORES COM RECICLO DE CÉLULAS:
Métodos:
36. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
FERMENTADORES COM RECICLO DE CÉLULAS:
Modelagem em estado estacionário:
Células viáveis:
Células não viáveis:
Substrato:
dx rrDX −+−= δ0
dd rDX +−= δ0
Substrato:
Produto:
srDSDS −−= 00
prDP +−=0
37. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
FERMENTADOR COM RECICLO DE CÉLULAS
Considerações comuns: ;
Estado estacionário:
Exemplo: Para o modelo de Monod
Células viáveis: Células não viáveis:
Substrato:
V
F
D =
0=
∂
∂
t
000 == dXX
dkD += δµ
( )
( ) ( )[ ]
SSD
X 0 −
=
D
Xk
X d
d
δ
=
Substrato:
Produto: Monod:
Restrições: 0 < S < S0 , 0 < X, 0 ≤ Xd ≤ X , 0 ≤ P
Passos: Cálculos na seguinte ordem S, X, P, Xd.
( ) ( )[ ] SPdSXd YkDmYkD
X
//
0
βδαδ +++++
=
( )[ ]
D
XkD
P d βδα ++
=
( )
( )dmáx
ds
kD
kDK
S
+−
+
=
δµ
δ
40. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
PROCESSO DE LAVAGEM (WASH OUT) EM UM FERMENTADOR COM RECICLO DE CÉLULAS
O processo de lavagem de um fermentador com reciclo ocorre quando a velocidade de remoção
de células do reator (δDc X) é exatamente igual à velocidade na qual o microrganismo cresce no
fermentador (µX-k d X), neste caso, qualquer acréscimo de D acarreta na obtenção de um estado
estacionário com X = 0.
δ D c X = µX-k d X ≈ µmáxX-k d X
Considera-se, na prática:
D c = (µmáx-k d )/ δ
Observação: quanto maior o fator de separação, maior o valor de Dc .
41. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
MODELAGEM DE PROCESSO FERMENTATIVO EM REATOR DESCONTÍNUO ALIMENTADO
Esse tipo de reator é utilizado quando se deseja efetuar um certo controle sobre a velocidadeEsse tipo de reator é utilizado quando se deseja efetuar um certo controle sobre a velocidade
específica de crescimento do microrganismo ou efetuar um controle da concentração dos
nutrientes no interior do reator.
O controle pode ser realizado manipulando-se a oferta de substrato (FS0 ) ao fermentador. Isso
pode ser feito de várias formas, entre elas:
(1) mantendo-se S0 e F constantes;
(2) mantendo-se S0 constante e variando F.
42. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
MODELAGEM DE PROCESSO FERMENTATIVO EM REATOR DESCONTÍNUO ALIMENTADO
Considerações para a formulação do modelo:Considerações para a formulação do modelo:
• a mistura é perfeita no interior do reator, não havendo variações de concentração e
temperatura com a posição;
• não há morte celular;
• não há consumo de substrato para a manutenção celular;
• o aumento de volume do reator é igual ao volume de solução de substrato alimentada;
• a massa específica da solução de substrato alimentada e do meio de fermentação são
constantes.
43. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
MODELAGEM DE PROCESSO FERMENTATIVO EM REATOR DESCONTÍNUO ALIMENTADO
Balanços materiais:Balanços materiais:
Global: Células: Substrato:
acumula=entra-sai A = E – S +F - C A = E – S +F - C
Produto: A=E-S+F-C
( )
( ) F
dt
Vd
F
dt
Vd
=
=
−=
constante
0
ρ
ρ
ρ ( )
( ) ( )XV
dt
XVd
Vr
dt
XVd
x
µ=
−+−= 000
( )
( ) ( ) ( )( )
SPSX
S
Y
XV
Y
XV
FS
dt
SVd
VrFS
dt
SVd
//
0
0 00
βαµµ +
−−=
−+−=
( ) ( ) ( )( )XV
dt
PVd
Vr
dt
PVd
p βαµ +=−+−= ,000
44. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
MODELAGEM DE PROCESSO FERMENTATIVO EM REATOR DESCONTÍNUO ALIMENTADO
Equacionamento considerando cinética de Monod:
( ) F
dt
Vd
=
( ) ( )XV
dt
XVd
µ=
( ) ( ) ( )( )
SPSX Y
XV
Y
XV
FS
dt
SVd
//
0
βαµµ +
−−=
5 equações e 7 incógnitas (variáveis
dependentes do tempo)
V, F, µ, X, S, S0 e P
SPSX YYdt //
( ) ( )( )XV
dt
PVd
βαµ +=
SK
S
S +
= maxµ
µ
Só existe solução para o problema se duas
variáveis forem fixadas.
45. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
MODELAGEM DE PROCESSO FERMENTATIVO EM REATOR DESCONTÍNUO ALIMENTADO
1 – Fixando-se S0 e F velocidade de alimentação de substrato constante:
O sistema de equações só pode ser resolvido por métodos numéricos.
2 – Fixando So e µ velocidade específica de crescimento constante.
Segundo a cinética de Monod, para que µ seja constante durante o processo, é necessário que S
também seja constante durante o processo. S=S i ao longo do processo (obs. O subscrito i se
refere ao valor da variável para t=0.refere ao valor da variável para t=0.
( ) ( )tF
dt
Vd
=
( )
( )
t
ii
tXV
VX
eVXXV
dt
XV
XVd
ii
µ
µ
=
= ∫∫ 0
( ) ( ) ( )( )
( )
( )i
t
ii
SPSX
SP
t
ii
SX
t
ii
i
SPSX
i
SS
eVX
YY
F
Y
eVX
Y
eVX
FSFS
Y
XV
Y
XV
FS
dt
Vd
S
−
+
+=
+
−−=
+
−−=
0//
//
0
//
0
µ
µµ
βαµµ
βαµµ
βαµµ ( ) ( )( )
( ) ( )
( ) t
iiii
t
t
ii
PV
VP
eVXVPPV
dteVXPVd
XV
dt
PVd
ii
µ
µ
βαµµ
βα
βαµ
βαµ
++=
+=
+=
∫∫
:constantesepara
0
( ) ( )XV
dt
XVd
µ=
( ) ( )tF
dt
Vd
=
( )i
t
ii
SPSX
i
SS
eVX
YY
VV
−
+
++=
0//
µ
βαµµ
µ
Para α e β constantes
46. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
MODELAGEM DE PROCESSO FERMENTATIVO EM REATOR TUBULAR (PFR)
O esquema de operação de um reator contínuo de fluxo pistonado é mostrado na Figura.
X, S, P
X+∆X,S+∆S, P+∆P
F, X See
z
z+∆z
Considerações para a formulação do modelo:
• estado estacionário;
• não há dispersão axial;
• não há morte celular;
• não há consumo de substrato para a
manutenção celular;
•a massa específica da solução de substrato
alimentada e do meio de fermentação são
F, Xs, Ss, Ps
alimentada e do meio de fermentação são
constantes.
O volume útil do reator (Vr’) deve incorporar a
consideração de leito empacotado, ou seja, a
reação ocorre nos espaços nos quais não existe
fase sólida (porosidade=ξ )
ξ=volume útil para reação/volume do rator
ξ =V/Vr
47. MODELAGEM DE PROCESSO FERMENTATIVO EM REATOR TUBULAR (PFR ou PACKED BED)
Balanço material:
X, S, P
X+∆X,S+∆S, P+∆P
F, X See
z
z+∆z
MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE FERMENTADORES
Células:
A= E-S+F-C
( )
( ) r
XXX
F
V
VrXXFFX RX
ε
τ
=
∆+−
==
∆+∆+−= '
lim
residênciadetempo
0
F, Xs, Ss, Ps Analogamente, para substrato e produto:
( )
Xr
d
dX
r
XXX
X
x
µ
τ
ττ
==
=
∆→∆ 0
lim
( )Xr
d
dP
X
YY
r
d
dS
P
SPSX
S
βαµ
τ
βαµµ
τ
+==
+
+−=−=
//