fevereiro 2015 vol. 1 num. 2 - XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química

Artigo - Open Access.

Idioma principal

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

Artigo:

Palavras-chave:

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

Referências bibliográficas
  • [1] CASCIATORI, F. P.; CASCIATORI, P. A.; THOMÉO, J. C. Cellulase production in packed bed bioreactor by solid-state fermentation. In: European Biomass Conference and Exhibition Proceedings, p. 1539-1546, 2013.
  • [2] CHURCHILL, S. W.; BERNSTEIN, M. A Correlation Equation for Forced Convection from Gases and Liquids to a Circular Cylinder in Cross Flow. J. Heat Transfer, Trans. ASME, v. 94, p. 300-306, 1977.
  • [3] GUTIERREZ-ROJAS, M.; HOSN, S.A.A.; AURIA, R.; REVAH, S.; FAVELA-TORRES, E. Heat transfer in citric acid production by solid state fermentation. Process Biochem. v. 31, p. 363-369, 1996.
  • [4] Área temática: Fenômenos de Transporte e Sistemas Particulados 7LAURENTINO, C. L. Transferência de calor em leitos empacotados para aplicação em biorreatores de fermentação em estado sólido. 2007. 105f. (Dissertação de Mestrado). PPG-ECA/UNESP, São José do Rio Preto, Brasil, 2007.
  • [5] LIENHARD IV, J. H.; LIENHARD V, J. H. A heat transfer textbook. Cambridge: J. H. Lienhard V, 2000.
  • [6] MITCHELL, D. A.; KRIEGER, N.; BEROVIC, M. Solid-state fermentation bioreactors: fundamentals, design and operation. Berlin: Springer-Verlag, 200
  • [7] MITCHELL, D. A.; VON MEIEN, O. F.; KRIEGER, N. Recent developments in modeling of solid-state fermentation: heat and mass transfer in bioreactors. Biochem. Eng. J., v. 13, p. 137-147, 2003.
  • [8] SANGSURASAK, P.; MITCHELL, D. A. The investigation of transient multidimensional heat transfer in solid state fermentation. Chem. Eng. J., v. 60, p. 199-204, 1995a. SANGSURASAK, P.; MITCHELL, D. A. Incorporation of death kinetics into a 2-D dynamic heat transfer model for solid state fermentation. J. Chem. Technol. Biotechnol., v. 64, p. 253-260, 1995b. SANGSURASAK, P.; MITCHELL, D.A. Validation of a model describing two-dimensional heat transfer during solid-state fermentation in packed bed bioreactors. Biotechnol. Bioeng., v. 60, p. 739-749, 199
  • [9] SAUCEDO-CASTAÑEDA, G.; GUTIERREZ-ROJAS, M.; BACQUET, G.; RAIMBAULT, M.; VINIEGRA-GONZÁLEZ, G. Heat transfer simulation in solid substrate fermentation. Biotechnol. Bioeng., v. 35, p. 802-808, 1990.
  • [10] SCHUTYSER, M. A. I.; BRIELS, W. J.; BOOM, R. M.; RINZEMA, A. Combined discrete particle and continuum model predicting solid-state fermentation in a drum fermenter. Biotechnol Bioeng., v. 86, p. 405-413, 2004.
  • [11] THOMÉO, J. C.; ROUILLER, C. O.; FREIRE, J. T. Experimental analysis of heat transfer in packed beds with air flow. Ind. Eng. Chem. Res., v. 43, p. 4140-4148, 2004.
  • [12] VON MEIEN, O.F.; MITCHELL, D.A. A two-phase model for water and heat transfer within an intermittently-mixed solid-state fermentation bioreactor with forced aeration. Biotechnol. Bioeng., v.79, p.416-428, 2002.
  • [13] VORTMEYER, D.; HAIDEGGER, E. Discrimination of three approaches to evaluate heat fluxes for wall-cooled fixed bed chemical reactors. Chem. Eng. Sci., v. 46, p. 2651-2660, 1991.
  • [14] WHITAKER, S. Forced convection heat transfer correlations for flow in pipes, past flat plates, single cylinders, single spheres, and for flow in packed beds and tube bundles. AIChE J., v. 18, p. 361–371, 1972.
  • [15] ZANELATO, A. I.; SHIOTA, V. M.; GOMES, E.; DA SILVA, R.; THOMÉO, J. C. Endoglucanase production with the newly isolated Myceliophthora sp. I-1D3b in a packed bed solid state fermentor. Braz. J. Microbiol., v. 43, p. 1536-1544, 2012.
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 2359-1757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1595-18503-133226

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações