ESTRATÉGIAS DE REDUÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS APLICADAS AO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL EM BIORREATOR TUBULAR DE LEITO FIXO COM SEPARADORES EXTERNOS GÁS-LÍQUIDO

ESTRATÉGIAS DE REDUÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS APLICADAS AO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL EM BIORREATOR TUBULAR DE LEITO FIXO COM SEPARADORES EXTERNOS GÁS-LÍQUIDO

OLIVEIRA, S. C.; ZYMBERKNOPF, L.; STREMEL, D. P.

Artigo:

Diferentes estratégias foram propostas para reduzir a complexidade de um modelo matemático de um processo contínuo de fermentação alcoólica em biorreator tubular de leito fixo. O modelo original incorpora, dentre outros fenômenos, transporte de massa pelo fluxo global, dispersão axial, transferência de massa interfásica e difusão intra-partícula. Simulações preliminares revelaram que os valores do fator de efetividade calculados para o biocatalisador foram próximos de um, indicando que os gradientes de concentração no interior da partícula podem ser negligenciados sem comprometer a capacidade preditiva do modelo. O comportamento hidrodinâmico do biorreator tubular foi aproximado por um modelo de N-CSTRs em série. Os balanços de massa em regime transiente foram resolvidos numericamente utilizando-se o método de integração de Runge-Kutta-Gill de quarta ordem. Os resultados obtidos permitiram verificar que as previsões do modelo reduzido com N=5 coincidiram com as do modelo original e descreveram satisfatoriamente o comportamento observado das variáveis de processo.

Diferentes estratégias foram propostas para reduzir a complexidade de um modelo matemático de um processo contínuo de fermentação alcoólica em biorreator tubular de leito fixo. O modelo original incorpora, dentre outros fenômenos, transporte de massa pelo fluxo global, dispersão axial, transferência de massa interfásica e difusão intra-partícula. Simulações preliminares revelaram que os valores do fator de efetividade calculados para o biocatalisador foram próximos de um, indicando que os gradientes de concentração no interior da partícula podem ser negligenciados sem comprometer a capacidade preditiva do modelo. O comportamento hidrodinâmico do biorreator tubular foi aproximado por um modelo de N-CSTRs em série. Os balanços de massa em regime transiente foram resolvidos numericamente utilizando-se o método de integração de Runge-Kutta-Gill de quarta ordem. Os resultados obtidos permitiram verificar que as previsões do modelo reduzido com N=5 coincidiram com as do modelo original e descreveram satisfatoriamente o comportamento observado das variáveis de processo.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-0495-25226-173942

Referências bibliográficas

• [1] ASTUDILLO, I. C. P.; ALZATE, A. C. A. Importance of stability study of continuous systems for ethanol production. J. Biotechnol., v. 151, p. 43-55, 2011.
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• [4] OLIVEIRA, S. C. Modelagem matemática de um processo contínuo de fermentação alcoólica em reator tipo torre com reciclo de leveduras floculantes. São Paulo, 2000. Tese (Doutorado) - Escola Politécnica, USP. PULITANO, V. M. S. E. Produção contínua de etanol em reator de alta produtividade utilizando levedura imobilizada em pectina cítrica. São Carlos, 1990. Dissertação (Mestrado) - Departamento de Engenharia Química, UFSCar. STREMEL, D. S. Simulação dinâmica de um bioreator tipo torre com células imobilizadas para produção de etanol. São Carlos, 1994. Dissertação (Mestrado) - Departamento de Engenharia Química, UFSCar.

Como citar:

OLIVEIRA, S. C.; ZYMBERKNOPF, L.; STREMEL, D. P.; "ESTRATÉGIAS DE REDUÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS APLICADAS AO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ETANOL EM BIORREATOR TUBULAR DE LEITO FIXO COM SEPARADORES EXTERNOS GÁS-LÍQUIDO", p-11502-11509. 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-cobeq2014-0495-25226-173942