ESTUDO DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR NA FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO OCORRENDO EM UM BIOREATOR DE LEITO FIXO 1* 1 1 Dnieli Glvn, Jeferon L. Krn, Vilmr Steffen, Slh Din Mhmud Hn, Edon Antônio d Silv 1 Aluno do DEQ/UNIOESTE - Deprtmento de Engenhri Químic - Univeridde Etdul do Oete do rná. Ru d Fculdde / n Toledo R. CE 85.93-. Ru Generl Alcide Etchegoyen,13. Jd L Slle Toledo R. e-mil: dnyn_g@yhoo.com.r* rofeor do DEQ/UNIOESTE - Deprtmento de Engenhri Químic - Univeridde Etdul do Oete do rná. Ru d Fculdde / n Toledo R. CE 85.93- TALAVRAS-CHAVE:T vlição do prâmetro opercioni; controle d tempertur; imulção. RESUMO N fermentção em etdo ólido (FES) o meio ólido é fermentdo por microrgnimo n uênci de águ livre. Vári vntgen induem um crecente interee pel FES, porém o meio de fermentção, por er ólido e heterogêneo, dificult determinção experimentl do prâmetro opercioni, o que condu pouco trlho relido em termo de modelgem e imulção do proceo. Dentre o divero prâmetro que influencim o proceo fermenttivo, tempertur tem um ppel de detque um ve que o crecimento microino é muito enível à elevção det. O ojetivo dete trlho foi o de vlir o prâmetro de proceo ore trnferênci de clor e produção de iom por FES de Apergillu niger ocorrendo em um iorretor de leito fixo. N metodologi utiliou-e um modelo mtemático de trnferênci de clor, prtir do qul form feit imulçõe computcioni ed no uo de plnejmento ftoril com nálie de uperfície de repot. O prâmetro vlido form: vão de r, tempertur do r de entrd, concentrção inicil de iom, poroidde e ltur do leito. O reultdo motrrm influênci ignifictiv d ltur do leito, d vão de r e d tempertur de entrd do r ore tempertur do leito e influênci ignifictiv d concentrção inicil de iom e d tempertur de entrd do r ore vrição d iom. Conclui-e que nov fix de etudo devem er vlid de modo e tingir condiçõe ótim de proceo. INTRODUÇÃO Define-e fermentção no etdo ólido (FES) como endo o proceo no qul o crecimento do microrgnimo em utrto ólido ocorre n uênci de líquido n form livre. O interee pel FES tem crecido muito devido à crecente evolução iotecnológic e à vári vntgen oferecid pel FES em relção à SmF (fermentção umer), ti como: fe ólid contitui- De 8 de Mio 1º de Junho de 6
e n fonte de nutriente, lém de ervir como uporte pr o crecimento do microrgnimo; o crecimento microino ocorre em condiçõe mi próxim à do hitt nturi; lém de er um lterntiv pr o proveitmento e vlorição de reíduo groindutrii, com produção do mi vrido tipo de produto pr plicção limentíci e frmcêutic. A crcterític térmic do utrto orgânico e o ixo conteúdo de umidde n FES crim condiçõe epecilmente difícei pr trnferênci de clor, im, tem-e verificdo que o controle de tempertur d FES em grnde ecl é um prolem de difícil olução, um ve que crecimento microino é muito enível um elevção n tempertur, fetndo germinção de eporo, crecimento, formção de produto e eporulção, conforme SAUCEDO- CASTANEDA et l. (199). A imulção d tempertur d FES em iorretore é importnte no projeto, otimição e controle do retor. No entnto, modelgem de FES encontr-e ec n litertur. MATERIAL E MÉTODOS Form eleciondo cinco prâmetro: velocidde do r, tempertur do r de entrd, concentrção inicil de iom, poroidde e ltur do leito, num tenttiv de vlir importânci d condução e convecção pr diipção do clor n poição e no tempo e então otimir o proceo de diipção de clor. O eguinte modelo mtemático de trnferênci de clor (Equção diferencil prcil de egund ordem trniente e unidimenionl) foi udo: T T T dx ρ C p + ( ρ C p + ρ f λ) v = k Y t + ρ (1 ε ) dt A olução e deu prtir de condiçõe de contorno (em coordend cilíndric) e inicii dequd. O termo de gerção de clor é ddo pel cinétic de crecimento do fungo (dx/dt). dx X = μ g X 1 dt X m Onde denidde, condutividde térmic e cpcidde clorífic do leito ão dd por: ρ = ε ρ + ( 1 ε ) ρ C k = ε k + ( 1 ε ) k p = ( ε ρ ( C + f λ) + (1 ε ) ρ C ) / ρ A olução foi feit medinte dicretição e poterior integrção do modelo, trvé do Método d Linh. O prâmetro do modelo form jutdo tomndo por e comprção do reultdo imuldo com o reultdo experimenti otido de SAUCEDO-CASTANEDA et l (199) e HASAN et l (1998). A vlição do prâmetro de proceo ore trnferênci de clor e produção de iom foi feit medinte plnejmento ftoril, undo lnejmento Compoto Centrl Rotcionl (CCR) com o nívei de vrição motrdo n Tel 1. E poterior metodologi de nálie de uperfície de repot. p De 8 de Mio 1º de Junho de 6
Tel 1: Nívei do prâmetro utilido n vlição d trnferênci de clor e d produção de iom por meio de CCR. Vriável -α -1 +1 +α Altur do leito (m),1,4,345,448,59 Concentrção inicil de iom (kg/kg) -5 1-4 5,84*1-3 1-4,6*1-1 1 Velocidde do r (m/),5,158,36,314,4 oroidde do leito,15,66,35,434,55 Tempertur de entrd (K) 83, 94,6 33, 311,4 33, * α =,38 RESULTADOS E DISCUSSÃO O reultdo form vlido trvé de nálie ettític qulittiv utilindo o oftwre Sttitic for Window verão 5.. rimeirmente medinte vlição d influênci do prâmetro ore repot (tempertur e vrição de iom) e poteriormente trvé do modelo empírico gerdo pelo próprio oftwre. O reultdo motrrm influênci ignifictiv (95% de intervlo de confinç) d ltur do leito, d vão de r e d tempertur de entrd do r ore tempertur do leito e influênci ignifictiv d concentrção inicil de iom e d tempertur de entrd do r ore vrição d iom no leito. O modelo empírico otido pr tempertur máxim no leito do iorretor em função do prâmetro opercioni foi: Tmáx = 315,8 +,44 H,39 H,39 X,67 V +,41 V,94 ε + 4,19 Tin,97 H Tin + 1,9 V T +,34 ε T in in E uperfície de repot otid pr TBmáxB em função d tempertur de entrd do r (TBinB) e d velocidde do r (vbb) é preentd n figur ixo: Figur 1: Superfície de repot otid pr tempertur máxim O prâmetro mi ignifictivo ore tempertur do leito form vão e tempertur de entrd do r, onde ete último preent efeito negtivo, ou ej, umento d tempertur do leito. Aim, pr um fix pouco vriável de vbb, tingiu-e menore tempertur do leito utilindo um menor tempertur De 8 de Mio 1º de Junho de 6
do r de entrd. O modelo empírico otido pr o grdiente de iom no leito do iorretor em função do prâmetro opercioni foi: dx mx =,41+,11 X +,3 X,11 Tin, X T in dt 365 A correpondente uperfície de repot otid pr o grdiente de iom (dx/dt)bmáxb em função d tempertur de entrd do r (TBinB) e d concentrção inicil de iom (XBB) é preentd no gráfico ixo: Figur : Superfície de repot otid pr o grdiente de iom O prâmetro mi ignifictivo ore vrição d iom do leito form concentrção inicil de iom e tempertur de entrd do r, endo ete último de efeito negtivo, ou ej, redução d vrição d iom. ortnto, em um fix prticmente contnte d tempertur de entrd do r, podemo umentr produção de iom umentndo concentrção inicil de iom. CONCLUSÕES O plnejmento experimenti conduirm à identificção d vriávei de mior influênci, endo que pr tempertur form: ltur do leito, vão de r e tempertur de entrd do r; e pr vrição d iom, concentrção inicil d iom e tempertur de entrd do r. Conclui-e que nov fix de etudo devem er vlid de modo tingir condiçõe ótim de proceo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BARROS-NETO, B., SCARMINIO, I.S. & BRUNS, R.E. lnejmento e Otimição de Experimento. Editor d Unicmp. Cmpin,. De 8 de Mio 1º de Junho de 6
HASAN, S.D.M.; COSTA, J.A.V. & SANZO, A.V.L. Het trnfer imultion of olid tte fermenttion in pcked-ed iorector. Biotechnology Technique, v.1, n.1, pp.787-791, 1998. ANDEY, A., SOCCOL, C.R. & MITCHELL, D. New Development in olid tte fermenttion I Bioproce nd product. roce Biochemitry, v.35, pp.1153-1169,. RAIMBAULT, M. Generl nd microiologycl pect of olid utrte fermenttion. In: Interntionl Trining Coure On Solid Stte Fermenttion. UFR, Curiti, 1997. SAUCEDO-CASTANEDA, G.; GUTIÉRREZ-ROJAS, M.; RAIMBAULT, M. & VINIEGRA-GONZALES, G. Het trnfer Simultion in Solid Sutrte Fermenttion. Biotechnology nd Bioengineering, v.35, pp.8-88, 199. De 8 de Mio 1º de Junho de 6