Aula 9 - Eng BioQuimica B

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DIMENSIONAMENTO DE 
UNIDADES DE FERMENTAÇÃO
Aula 9
Livro: Biotecnologia Industrial – Schmidell, Lima, 
Borzani - Vol 2-Cap. 9/ Vol. 2 – Cap. 6
Cálculo do Número de Dornas para uma 
Unidade de Fermentação em 
Regime Batelada (Db)
 Uma unidade de fermentação mesmo operando 
em regime batelada deve estar associada a 
operações complementares contínuas de 
recuperação e/ou purificação do produto visado, 
etapas do “downstream processing”. 
Considerações para o dimensionamento 
de processo em regime batelada
A seção de produtos (SRP) deve ser suprida 
continuamente;
 F, (L/h)vazão média de líquido fermentado que deve ser 
fornecido de modo ininterrupto ao SRP;
 te, tempo de limpeza e enchimento do reator para uma 
nova fermentação;
 tf, tempo de fermentação;
 td, tempo de descarga;
 ts, tempo de separação do produto no SRP;
 V, capacidade útil de cada dorna;
 D, número de dorna de capacidade útil V;
te = td, condição para que a SRP não pare de funcionar por falta de 
mosto fermentado
 A vazão F depende dos seguintes fatores:
 Quantidade de produto final que se deseja;
 Rendimentos dos tratamentos finais que devem conduzir ao 
produto desejado;
 Concentração do produto final no líquido fermentado, que 
por sua vez é função do processo de fermentação;
 Considerando que te = td, é possível calcular o número de 
dornas necessárias para trabalhar em regime batelada com a 
SRP operando continuamente.
rtC
M
F
..

M Massa do produto final que se 
deseja produzir
r Rendimento dos tratamentos finais
C Concentração
te = td tempo de enchimento + limpeza = 
tempo de descarga
Considerações para o dimensionamento de 
processos em regime batelada
DORNA # 1
 te = td
 Início do trabalho  dorna será limpa, carregada  decorrido o 
tempo de fermentação tf, o líquido estará completamente 
fermentado, e após outro intervalo de tempo td, a dorna se 
encontrará vazia e em condições de reiniciar seu ciclo de 
trabalho.
 Para que não haja interrupção no fornecimento de material 
fermentado ao setor de tratamento final, quando terminar a 
descarga da DORNA #1 deverá existir uma outra (DORNA #2) 
pronta para ser descarregada.
 Quando a dorna #2 tiver sido descarregada deverá existir uma 
3ª dorna em condições de iniciar a descarga.
Estabelecimento gráfico dos sistema de operação 
de dornas em regime batelada
Cronograma de funcionamento
de dornas em um processo descontínuo
(1) Início do preparo da
dorna 
(2)Fim da carga
(3) Fim da fermentação
(4) Fim da descarga
ts, tempo de separação do produto na SRP
Se td > ts, seção de separação parada
Se td < ts, mosto será armazenado
 O intervalo de separação entre o funcionamento de 
duas dornas consecutivas é td;
 Dornas defasadas de td
 O instante em que a dorna D deverá começar a 
operar é : (Db-1).td
 Por outro lado, a dorna D deverá iniciar seu 
funcionamento no instante td + tf, logo podemos escrever:
dbfd tDtt ).1( 
d
f
t
t
D  2
)2(
.


D
tF
V f
 Permite calcular o número de 
dornas “D” de capacidade “V”, 
necessário para assegurar 
alimentação contínua a seção de 
separação de produtos
)
.
(2
V
tF
D f
Determinar o No econômico de Dornas
 No de dornas com custo total mínimo capaz de atender 
às necessidade da instalação (D);
 p, custo do fermentador de volume V.
 P, custo de todos os fermentadores.
 V, volume útil.
 K e a, parâmetros que dependem das condições 
econômicas.
 0 < a <1
 p = k.V
a
 dP/dD = 0
 D = 2/(1-a)
 Capacidade útil de cada dorna (Ve)
a
a
fa
D
DtF
kVkDDpP
)2(
.).(
...


a
atF
V fe 2
)1.(. 

Cálculo do número de dornas (Dc) para uma unidade 
de fermentação em REGIME CONTÍNUO
 Empregando o mesmo raciocínio utilizado para 
processos em regime batelada, quando a SRP também 
deverá ser mantida continuamente alimentada, 
podemos dizer que, neste caso a descarga do processo 
contínuo é feita ao mesmo tempo que se fermenta.
Se: td = tf = tResidência
Então:
 D(1-a) será mínimo, quando D = 1 com V = F.tf
r
C
C t
VD
F .
V
tF
D RC
.
 )1(.)..( aaf DtFkP
