COEFICIENTES DE INTERFACE PARA TRANSFERÊNCIA DE CALOR E ÁGUA EM BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO SÓLIDA

COEFICIENTES DE INTERFACE PARA TRANSFERÊNCIA DE CALOR E ÁGUA EM BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO SÓLIDA

CASCIATORI, F. P.; BÜCK, A.; TSOTSAS, E.; THOMÉO, J. C.

Artigo:

Dentre várias possíveis aplicações industriais, leitos empacotados podem ser empregados como biorreatores de fermentação em estado sólido (FES), processo biotecnológico no qual uma matriz sólida porosa é fermentada por fungos. Modelos de duas fases são apropriados para predizer a transferência de calor e de água nesses biorreatores, mas dependem do conhecimento dos coeficientes de transferência de calor (α) e de massa (β) na interface gás-sólido e da razão de área superficial de troca por unidade de volume (At/V). Visando dar suporte a trabalhos de modelagem e simulação de biorreatores de FES, o objetivo do presente trabalho foi propor uma metodologia para cálculo de tais coeficientes com base em correlações de Nusselt (Nu) e Sherwood (Sh) e empregar o conceito de volumes-finitos para calcular At/V. Para Nu, a geometria da partícula e a direção do escoamento do fluido foram consideradas e correlações clássicas foram empregadas. Com base na analogia entre transferência de calor e de massa, Sh foi considerado numericamente igual a Nu. Para cálculo de At/V, a geometria das partículas do substrato foi considerada e o leito foi dividido em elementos finitos. Deste modo, os coeficientes de interface podem ser calculados para biorreatores empacotados com diferentes tipos partículas, para leitos de diferentes geometrias e para várias condições

Dentre várias possíveis aplicações industriais, leitos empacotados podem ser empregados como biorreatores de fermentação em estado sólido (FES), processo biotecnológico no qual uma matriz sólida porosa é fermentada por fungos. Modelos de duas fases são apropriados para predizer a transferência de calor e de água nesses biorreatores, mas dependem do conhecimento dos coeficientes de transferência de calor (α) e de massa (β) na interface gás-sólido e da razão de área superficial de troca por unidade de volume (At/V). Visando dar suporte a trabalhos de modelagem e simulação de biorreatores de FES, o objetivo do presente trabalho foi propor uma metodologia para cálculo de tais coeficientes com base em correlações de Nusselt (Nu) e Sherwood (Sh) e empregar o conceito de volumes-finitos para calcular At/V. Para Nu, a geometria da partícula e a direção do escoamento do fluido foram consideradas e correlações clássicas foram empregadas. Com base na analogia entre transferência de calor e de massa, Sh foi considerado numericamente igual a Nu. Para cálculo de At/V, a geometria das partículas do substrato foi considerada e o leito foi dividido em elementos finitos. Deste modo, os coeficientes de interface podem ser calculados para biorreatores empacotados com diferentes tipos partículas, para leitos de diferentes geometrias e para várias condições

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1595-18503-133226

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Como citar:

CASCIATORI, F. P.; BÜCK, A.; TSOTSAS, E.; THOMÉO, J. C.; "COEFICIENTES DE INTERFACE PARA TRANSFERÊNCIA DE CALOR E ÁGUA EM BIORREATORES DE FERMENTAÇÃO SÓLIDA", p-6058-6065. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1595-18503-133226