Fermentacao Descontinua - Processos de Inoculacao e Calculo de Dornas

AULA 09 191024 FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA Ref 1 Cap 6 PROCESSOS DE INOCULAÇÃO INDIVIDUAL O inóculo é utilizado na fermentação filtrado e descartado Observase pouca possibilidade de mutações REQUISITOS fácil mitose barato PROCESSO DESCARTE DE MO POR RECIRCULAÇÃO O inóculo é utilizado filtrado o excedente é descartado e a quantidade necessária à próxima batelada sai do filtro e é retornada à dobra por uma linha de recirculação POR CORTE O reator 1 é carregado com X gL de MO Quando a reação dobra essa quantidade transferese metade da carga para o reator 2 completase com mosto e terminase o processo Transferese a carga do reator 2 para o acúmulo e reiniciase o ciclo com a carga do reator 1 ACABAMENTO CALCÚLO DO NÚMERO DE DORNAS F vazão de produto necessário ao processo LR tf tempo de fermentação R V volume útil de cada fermentador L D nº de dornas para suprir F td tempo de descarga R tc tempo de carga R π rendimento M massa de produto necessária no tempo t kg C concentrações do produto kgL FMCπt dados de mercado tdFV tdtc ETAPA td tf tc t h 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 A última dorna entrará em operação no tempo tc tf 8 h A última dorna entrará em operação no tempo D 1 tc 8 D 1 tc tc tf Dtc tc tc tf Dtc 2tc tf D 2 tc tf tc D 2 tf tc D 2 tf tc F Exercício 6 1 Uma fermentação foi desenvolvida para produzir 6400 kg de produtos por dia Assumindose que o rendimento desse processo é de 95 e que o tempo de fermentação é de 12 h calcule a o fluxo necessário ao processo se a concentração do produto é de 200 gL b o número de dornas de 10 m³ para se obter a massa desejada c assumindose os preços 320 000 dólares 190 000 dólares e 140 000 dólares para dornas de 20 m³ 10 m³ e 5 m³ respectivamente qual a opção mais econômica M 6400 kg X 95 z 24 h tf 12 h a F p C 200 gL F M Cxt 6400 095 24 F 14035 Lh b D p V 10 000 L D z tfF V 2 1214035 10 000 D 368 D 4 dornas c US 320 000 20 m³ US 190 000 10 m³ US 140 000 5 m³ 10 m³ D já calculado no item b para 10 m³ D 4 dornas 4 dornas 190 000 US dornas US 760 000 20 m³ D z tf F V 2 1214035 20 000 D 384 3 dornas 320 000 US dornas US 960 000 5 m³ D z tf F V 2 1214035 5 000 D 537 6 dornas 140 000 US dornas US 840 000 A opção mais econômica é a das dornas de 10 m³ 2 Um processo fermentativo descontínuo foi desenvolvido para ser realizado em uma unidade industrial que possui 5 reatores de 15 m³ cada Em laboratório determinouse que o ciclo de fermentação é de 12 h Sabendose que a bomba de carga e descarga tem vazão de 7500 Lh e que cada batelada produz 3 toneladas de produto a partir de 33333 kg de substrato determine a a massa de produto ditida por semana b a velocidade media de obtenção do produto desse processo D 25 V 15000 L ciclo 12 h Q 7500 Lh m prod 3000 kgh m subt 33333 kgh a M kgsemana tc td VQ 150007500 tc td 20 h ciclo tc tg td 12 2 tg 2 tg 80 h c mv 300015000 c 02 kgL r m prod m mp 300033333 r 0090 h D 2 tgFV 5 2 8F15000 F 5625 Lh F MCnt 5625 M0299168 M 170100 kgsemana 1701 tsemana b v mp v mp ΔPΔt 02 kgLh 1L8h 1000g1kg v mp 250 gLh 3 Um processo fermentativo descontínuo foi desenvolvido para produzir um iogurte que deve conter 1610¹º mosL A concentração media no inicio do processo é de 390610⁶ mosL que apresenta um tempo de geração de 95 h Desejase produzir 200 toneladas de produto por semana com um rendimento de 90 e uma concentração de 98 kgL a Quantas dornas de 20 m³ serão necessárias para se obter o produto desejado b Se por problemas de formação de espuma fosse necessário operar com 85 do volume das dornas quantas dornas seriam necessárias para manter a produção semanal Justifique X 1610¹º mosL X0 390610⁶ mosL tg 95 h c 98 kgl M 200000 kg t 1 semana 168 h η 90 a D p V 20000 L X X02n 1610¹º 39062n n 12 gerações tg Δtn tg 9512 gerações tg 60 h F MCnt 20000098090168 F 165344 Lh D 2 tgFV 2 616534420000 D 25 D 3 dornas b D p V 085V V 08520000 V 17000 L D 2 tgFV 2 616534417000 D 350 D 3 dornas Não é necessário a compra de dornas adicionais pois há espaço operacional permitindo que o volume seja reduzido 4 Um reator de 10 m³ produz 45 toneladas de produto a cada 15 horas A carga é feita por uma bomba com vazão de 10 m³ por hora e a descarga é feita pela mesma bomba através de um filtro com vazão de 75 m³ por hora Querendose produzir 1240 toneladas por mês com rendimento de 85 calcule a o número de reatores para se atingir essa produção b se aumentarmos o rendimento para 92 qual o ganho de produtividade mensal percentual V 10000 L mprod 45 t bat ciclo 15 R φ carga 10000 Lh φ descarga 7500 Lh M 1240 t mês t 1 mês 30 dias 240 a D ciclo tc tg td 15 R 10000 L 10000 Lh tg 10000 L 7500 Lh 15 R 1 R tg 133 R tg 1367 R C m V 4500 C 045 kg L F M C n t 1240000 045 985 720 F 45025 Lh D 2 jp F 2 126745025 10000 D 770 D 8 dornas b ganho prod mensal z p z 92 F M C n t 45025 z M 945 892 720 M 13421 tmês ganho 13421 1240 100 1240 ganho prod mensal 823 5 PARA CASA Uma unidade fermentativa descontínua com 5 dornas de 20 m³ cada foi construído para produzir 200 toneladas de produto por semana O ciclo de fermentação é de 12 horas e os dornas são carregados por bombas de 40 m³ h e descarregadas por filtros de 20 m³ h Se cada batelada produzir 5 toneladas de produto calcule a o rendimento desse processo b se Yps é 950 e Yxs é 015 qual o consumo de substrato e qual a massa celular com 15 de umidade obtidos por mês c se o rendimento for reduzido em 10 e a cada dia cada dorna ficam em manutenção por 2 horas qual deverá ser a concentração do produto para não afetar a produção semanal D 5 dornas V 20000 L M 200 t semana mprod 5 t bat t 1 semana 7 dias 1 d 168 L ciclo 12 R φ carga 40000 Lh φ descarga 20000 Lh a z F M C n t I D 2 jp F V ciclo tc tg td 12 R 20000 L 40000 Lh tg 20000 L 20000 Lh 12 R 05 R tg 1 R tg 105 R C m V 5000 kg C 025 kg L II D 2 jp F V 5 2 105 F 20000 105 F 3 F 6000 195 F 571429 Lh I F M C F t C F t 025 571429 168 z 008333 b ms tmês p Ypls 080 e Yxls 015 m 15 um z tmês Ypls z ΔP Δmp 080200sim ΔS Δms Δms Δms 250 t 1 semana7dias 30 dias 1 mês ms 107143 tmês Yxls ΔX Δmx 015 Δmx ΔS Δms 107143 Δmx 16071 tmês mx 85 m 15 um 100 m 15 um z 18908 tmês c c p n 990 n t mant 2 R dia t t exp semanal t total t mant t 168 R 2 R dia 7 dia1 semana t 154 R n 9901 990 098333 n 975 Pz M Cz M 200000 C n t F α t 571429 975 154 Cz 0303 gL