Tarefa 4 1

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Disciplina: Biorreatores com Aplicação à Engenharia de Alimentos.
Identificação da tarefa: Tarefa 4.1. Envio de arquivo.
Pontuação: 5 pontos. 
Tarefa 4.1
Nesta tarefa, você deverá fazer uma análise crítica sobre os biorreatores:
Batch 
CSTR 
PFR
Elabore uma discussão correlacionando fatores como: tipo de utilização, vantagens, desvantagens e exemplos.
Esses biorreatores são ideais, os quais são desenvolvidos modelos matemáticos próprios, com base em condições pré-definidas, e que empregado às condições verdadeiras se adaptam corretamente. Ou seja, possibilitam o exato controle sobre as condições de mistura, calor e movimentação de massa.
REATOR BATCH:
Esse reator é composto por um tanque que tem agitação mecânica, onde os reagentes são colocados de uma única vez no reator, pois o reator não permite entrada ou saída dos elementos no decorrer da reação. 
Logo após, é realizada uma mistura e acontece uma reação entre si. Os produtos adquiridos são liberados de uma única vez desse reator, depois de um tempo.
Em relação a composição, esse reator é simples, pois precisa de poucos implementos e é perfeito para realização de ensaios de experimento em pequena escala a respeito de cinética de reação.
Ele é utilizado industrialmente caso quantidades parcialmente pequenas de material sejam abordadas. 
O processo para esse reator é descontínuo.
É planejado o meio de cultura apropriado a nutrição e ao crescimento do microrganismo e também para a aglomeração do produto esperado; 
O meio de cultura é inserido em um biorreator, é adicionado o microrganismo encarregado pelo processo biológico e é aguardado que aconteça o processo. 
Depois de um tempo de fermentação, o caldo fermentado do reator é retirado, e são realizadas as operações unitárias indispensáveis para realizar a recuperação do produto. 
Nesse reator, os fatores como concentração e também temperatura não alteram com a posição no interior do reator, porém sofrem variação com o tempo. Acontece alimentação por meio de aberturas no topo. 
Ele é constituído tradicionalmente por um tanque com agitação e uma estrutura composta de aquecimento e resfriamento.
Sua notável vantagem é a versatilidade. 
É utilizado para operações na realização de testes de processos novos, os quais ainda não estão totalmente elaborados, na confecção de produtos custosos e nos processos onde há dificuldade na conversão para operações contínuas. 
Possibilita que altas conversões, e deixa o reagente por bastante tempo no reator. 
É bem adequado quando está realizando teste de produto novo.
A limpeza é fácil.
UTILIZAÇÃO 
É muito usado em indústrias que faz uso de processamentos químicos, nas variadas aplicações, assim como reações químicas, dissolução de compostos sólidos, mistura de elementos, na cristalização de elementos, na destilação, entre outros. 
Utilizada em indústrias de cosmético e fermentação, e produtos de alta pureza.
Utilizado em estudos em laboratórios.
Não há facilidade em produção de larga escala, e isso está relacionado ao elevado custo operacional, devido ao tempo perdido no decorrer da alimentação, no esvaziamento e na higienização, podendo dificultar o processo. 
Utilizado em reações na fase líquida.
Há grande variação na qualidade do item.
Características:
Sistema fechado;
Estado não estacionário.
Colocam-se os reagentes no início e retiram-se os produtos no final.
Normalmente usados em produção de pequena escala;
Tentando processos novos, 
Para concepção de produtos com alto valor associado; 
Em processos de difícil conversão se utilizadas operações contínuas; 
Oportuniza altas conversões;
A estruturação sofre variação no tempo;
Tem custo operacional elevado;
 Há capacidade do procedimento ser realizada com temperatura e/ou pressão inalteráveis; 
Há dificuldade na realização de fabricação em maior escala.
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VANTAGENS:
O recipiente é facilmente aquecido ou arrefecido
Alta flexibilidade e versatilidade;
Fácil manutenção;
Necessita de pouca instrumentação; 
O custo inicial é baixo;
DESVANTAGENS:
Alto custo operacional;
A variação na qualidade do item é mais elevada do que nas operações contínuas;
Esse reator é classificado como mais seguro, porque no final de cada batelada, este pode ser esterilizado junto com um novo meio de cultura, mantendo um novo inóculo, devendo ser passado por todos os controles indispensáveis para garantir a presença única do microrganismo responsável pelo processo. 
Além de ter o menor risco de contaminação, também exibe grande flexibilidade em relação à operação, pela viabilidade de utilizar fermentadores para o desenvolvimento de variados tipos de produtos e por possibilitar uma melhor condição de controle referente à estabilidade genética do microrganismo. 
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REATOR PFR
Trata-se de um tubo livre, no qual a mistura entre os reagentes percorre.
Esse tubo tem ausência de agitação, onde as partículas decorrem na mesma aceleração no sentido do fluxo.
Os reagentes são constantemente absorvidos, à proporção que procedem no reator no decorrer do seu comprimento. 
Há a possibilidade de reagentes serem inseridos nesse reator em distintos lugares, com a intenção de garantir um processo mais competente, ou como maneira de diminuir a dimensão e o valor do reator. 
A fluidez é alinhada, e não existe sobreposição ou mistura de qualquer componente de volume internamente.
É geralmente visto em forma de tubo longo, e podem também ser vistos na configuração de diversos reatores reduzidos em um conjunto de tubos. 
Sua utilização predominante é principalmente na fase gasosa. Ele é utilizado na descrição de reações químicas nos processos de fluxo contínuo, tendo uso para antecipação do comportamento de reatores químicos, de maneira que as fundamentais variáveis do reator, como suas dimensões tenha como ser estimada. O índice do comportamento químico alterna no decorrer do tubo, gerando um grau de acúmulo no sentido axial. 
São utilizados para modelação da transformação química de compostos, que também passam por transporte em sistemas similares a tubos. 
E o tubo pode retratar uma extensa diversidade de condutos naturais ou de engenharia, através dois quais passam líquidos ou gases. 
Esse reator tem um tempo fixo de residência. 
CARACTERÍSTICAS:
: Sistema aberto. 
Operação contínua. 
Estado estacionário.
Temperatura e conversão são função do comprimento.
 Numa secção transversal a concentração é constante.
VANTAGENS:
Tem manutenção parcialmente fácil, pois não contem partes móveis;
Possui escoamento uniforme; 
Esse reator elabora a conversão mais elevada por volume; em relação aos outros com escoamento;
Custo é similar a um trocador de calor; 
Consegue funcionar por longo tempo sem necessitar de manutenção; 
  Pode haver a potencialização do nível de passagem de calor pela utilização de tubos mais ou menos finos, ou grossos em paralelo;
Baixo custo operacional;
Boa transferência térmica.
DESVANTAGENS:
Há dificuldade na administração da temperatura;
As temperaturas podem gerar níveis de temperatura não esperados; 
Pode haver lugares quentes, no momento onde há exotermia;
Há tempos distintos para cada fluxo; 
Paragem e limpeza muito onerosas.
UTILIZAÇÃO
Reações de larga escala, rápidas, homogêneas ou heterogêneas; 
Produção contínua; 
Reações a altas temperaturas.
Fase gasosa.
Nesse reator os elementos de fluido entram constantemente numa extremidade do tanque, transcorrem no meio dele e há o descarregamento na outra extremidade, no mesmo seguimento que entram.
REATOR CSTR 
É um tanque onde há agitação, onde o fluxo é contínuo e não há aglomerado de produtos ou reagentes, e é trabalhado conforme os seguintes aspectos: 
Composição inalterável dentro do reator; 
  A composição de saída e de dentro do são iguais;
 A taxa da reação é a contínua em todo o reator, até mesmo na saída.
Um ou mais elementos de reação fluidos são inseridos no reator, contendo um agitador, ao mesmo tempo que o efluente é retirado. Érealizado uma mistura de reagentes pelo agitador, garantindo homogeneização.
Nesse reator, as partículas que entram no tanque são instantaneamente dispersas, ao decorrer de todo o corpo do reator.
Pode ser conseguida a total mistura em tanques circulares ou quadrados, caso o conteúdo do tanque seja contínuo e uniformemente distribuído. 
A mistura interna é ideal, isto é, não há alterações em relação ao espaço em acúmulo, velocidade da reação por meio do tanque ou temperatura. Em qualquer lugar, a centralização e temperatura é igual ao local da saída. A administração da temperatura é parcialmente fácil de ser mantida.
O fluxo de saída e entrada é ininterrupto. 
É usado quando é necessária agitação acentuada. É usado separadamente ou em uma bateria de reatores em série. 
Por razões econômicas, geralmente são usados a segunda opção, que normalmente são de diferentes tamanhos, com o intuito de assegurar uma elevada conversão. Portanto, há necessidade que se tenha reatores grandes em volume.
CARACTERÍSTICAS:
O sistema aberto;
A operação é contínua;
Estado estacionário.
A agitação é perfeita.
VANTAGENS:
A produção é em alta escala;
Há facilidade na administração do controle da temperatura;
A construção é simples;
Facilidade na adaptação a reações com duas fases.
DESVANTAGENS:
Há baixa conversão por unidade de volume.
Se houver má agitação, há possibilidade de curtos-circuitos.
UTILIZAÇÃO:
Usado em fase líquida, gás-líquido e sólido-líquido.
É utilizado quando é necessário agitação intensa.
No reator BATCH o processo é descontínuo, e no reator PFR e CSTR a operação é contínua. 
 O sistema para o reator BATCH é fechado e nos outros dois o sistema é aberto.
No reator BATCH o estado é não estacionário, já nos outros dois o sistema é estacionário. 
No reator BATCH há reação na fase líquida, a utilização predominante no reator PFR é principalmente na fase gasosa, e no CSRT é trabalhado com reações na fase líquida, gás-líquido e sólido-líquido.
O reator BATCH é utilizado para operações em menor escala, e no reator com agitação perfeita é usado em produção e grande escala.
O reator Batelada é utilizado na realização de testes de processos novos, os quais até o momento não foram totalmente elaborados, na elaboração de produtos custosos e para processos onde há dificuldade na conversão para operações contínuas, e é utilizado em indústrias de cosmético e de fermentação. O reator PFR é utilizado na descrição de reações químicas nos processos de fluxo contínuo.
No reator BATCH há muita dificuldade em realizar a administração da temperatura, já no reator com agitação perfeita há muita facilidade esse controle, pois a temperatura em qualquer local é igual a temperatura que sai.
No reator Batelada há uma mistura entre os reagentes, e dessa forma ocorre uma reação entre si. No reator PFR não há mistura de sequer um elemento interiormente, e no reator de agitação perfeita há uma mistura dos reagentes, onde o agitador garante a igualdade no processo reativo.
 O reator BATCH não possibilita a entrada ou saída de elementos no decorrer do processo de reação, devendo todos os reagentes serem inseridos uma única vez no reator, e depois da mistura e reação entre si, eles são descarregados uma única vez. No reator PFR os reagentes tem a possibilidade de serem inseridos em pontos distintos, e no CSTR um ou mais elementos são colocados, junto com agitador, e ao mesmo tempo é retirado o efluente.
O reator BATCH tem baixo custo inicial, sendo que o custo operacional é mais elevado, já o reator contínuo apresenta baixo custo operacional e alto custo no investimento. 
Em reações contínuas há maior possibilidades de contaminação bacteriana pois existem prazos grandes de exposição, já o processo descontínuo é visto como seguro, pois há menos risco de contaminação.
No reator BATCH, a qualidade do item sofre muita variação, sendo menos constante do que em operação contínua, já nos reatores contínuos é necessário o uso de muitos equipamentos, mas, consegue-se um ótimo controle de qualidade do item.
O reator PFR tem caracteristicamente maior competência do que em reator de mistura perfeita para um mesmo volume.