Dimensionamento de plantas industriais

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Dimensionamento de plantas industriaisDimensionamento de plantas industriais
1) Introdução
2) Conceitos e definições 
• Bioprocesso descontínuo
• Etapas de separação: contínuo
• Definindo:
Fundamentos da Engenharia Bioquímica
Escola de Química/UFRJ
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2) Conceitos e definições 
• Definindo:
F: vazão média de líquido fermentado que deve ser fornecida para 
etapas de separação;
tf: tempo de fermentação de 1 dorna;
V: capacidade útil da dorna;
D: número de dornas de capacidade V para garantir a vazão F de líquido 
fermentado;
td: tempo de descarga da dorna;
tc: tempo de limpeza e carga da dorna
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2) Conceitos e definições 
• F depende de:
9 Quantidade de produto final que se deseja produzir por unidade de 
tempo (M/t)
9 Rendimento da etapa de separação (r)
9 Concentração de produto final no líquido fermentado (C)
trC
MF
**
=
• td depende de: td = V/F
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Processo descontínuo
2) Conceitos e definições 
F = V/ts F = vazão de envio de meio fermentado ao setor de separação
V = volume da dorna
ts = tempo separação
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3) Cálculo do número de biorreatores (dornas)
Início da
limpeza e
carga tc
Início da
fermentação
nº1
Fim da 
fermentação 
e início da 
descarga
tf
tdFim da 
descarga
Fundamentos da Engenharia Bioquímica
Escola de Química/UFRJ
Dimensionamento de plantas industriaisDimensionamento de plantas industriais
Início da
limpeza e
carga tc
Início da
fermentação
tf
Fim da 
fermentação 
e início da 
descarga
tdFim da 
descarga
nº1
tc
td
nº 2
3) Cálculo do número de biorreatores (dornas)
tc = td
Fundamentos da Engenharia Bioquímica
Escola de Química/UFRJ
Dimensionamento de plantas industriaisDimensionamento de plantas industriais
3) Cálculo do número de biorreatores (dornas)
Início da
limpeza e
carga tc tc
nº 2
td
Início da
fermentação
nº1
Fim da 
fermentação 
e início da 
descarga
tf
tdFim da 
descarga
tc < td
Fundamentos da Engenharia Bioquímica
Escola de Química/UFRJ
Dimensionamento de plantas industriaisDimensionamento de plantas industriais
3) Cálculo do número de dornas
Início da
limpeza e
carga tc
Início da
fermentação
nº1
Fim da 
fermentação 
e início da 
descarga
tf
tdFim da 
descarga
tc > td
tc
nº 2
td
Fundamentos da Engenharia Bioquímica
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Dimensionamento de plantas industriaisDimensionamento de plantas industriais
3) Cálculo do número de dornas
Início da
limpeza e
carga tc
Início da
fermentação
tf
Fim da 
fermentação 
e início da 
descarga
tdFim da 
descarga
nº1
tc
td
nº 2
tc
td
nº D
tc
td
nº 1
)2(
**
2 −=⇒+= D
Ft
V
V
Ft
D ff
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4) Cálculo do número econômico de biorreatores (dornas)
E: número econômico de dornas = número de biorreatores de custo total 
mínimo capaz de atender as necessidades da instalação;
p = custo de um biorreator de capacidade V
P = custo de “D” biorreatores de capacidade V
aVkp *=
a
a
D
DKPVDkP
)2(
*** −=⇒=
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4) Cálculo do número econômico de biorreatores (dornas)
E: número econômico de dornas = número de biorreatores de custo total 
mínimo capaz de atender as necessidades da instalação;
p = custo de um biorreator de capacidade V
P = custo de “D” biorreatores de capacidade V
aVkp *=
a
atF
V
a
E fE 2
)1(**
)1(
2 −=⇒−=
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4) Cálculo do número econômico de biorreatores (dornas)
TABELA DE PREÇOS PARA BIORREATORES (fictícia)
VN (m3) Preço (U$)
25 5000,00
50 8350,00
75 11350,00
100 14050,00
125 16775,00
150 19050,00
200 23650,00
E: número econômico de dornas = número de biorreatores de custo total 
mínimo capaz de atender as necessidades da instalação;
VN→
V
Ft
D f
*
2+= P*D
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*Processo Contínuo
F = vazão de envio de meio fermentado ao setor de separação 
V = volume da dorna
ts = tempo separação = tf (tempo fermentação ) = tr (tempo residência)
D = número de dornas
F = D V/ts
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