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dc.contributor.authorEsperança, Mateus Nordi
dc.date.accessioned2016-06-02T19:56:54Z
dc.date.available2014-07-18
dc.date.available2016-06-02T19:56:54Z
dc.date.issued2014-02-28
dc.identifier.citationESPERANÇA, Mateus Nordi. Influência de aspectos geométricos na hidrodinâmica e transferência de oxigênio de biorreatores airlift de circulação interna. 2014. 110 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2014.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4137
dc.description.abstractThe performance of pneumatic bioreactors is highly related to their geometric characteristics, such as the bottom clearance, riser to downcomer cross sectional area ratio, liquid height and the gas-liquid separator design. Although new geometries have been proposed, it is still necessary deeper studies to obtain more adequate reactor projects for bioprocess applications. This study evaluated the influence of the gas-liquid separator design on the hydrodynamics and oxygen transfer of 10-L concentric-tube airlift bioreactors, using Newtonian and non- Newtonian fluids and in order to define the better set of geometric characteristics. To reach this aim, the gas-liquid separator openness angle (α) varied from 30° to 90° and the volume fraction of fluid present on the gas-liquid separator section (FVL,GLS) varied from 0.10 to 0.30. The results indicated that for both fluids (Newtonian and non-Newtonian), the overall volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) increased with the increase in α and a decrease in FVL,GS. Meanwhile, this gas-liquid separator geometry caused low global gas hold-up (εG), suggesting the reduction of mean bubble diameter (dB) for this condition. Operating with the non-Newtonian fluid at 5.0 vvm, the best gas-liquid separator geometry (α=90°; FV L,GLS=0,10) exhibited kLa and εG of 0,017 s-1 and 0,11, respectively. Moreover, this set of geometric characteristics lead to a gas-liquid flow with intermediate values for the drag coefficient (CD), suggesting moderate shear conditions. For the best geometry, the average shear rate varied from 1500 to 2400 s-1, in a similar range when compared to other airlift bioreactors. These results indicate the feasibility to use this bioreactor geometry in applications with shear-sensitive microorganisms.eng
dc.description.sponsorshipAgência Nacional de Petróleo
dc.formatapplication/pdfpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectEngenharia químicapor
dc.subjectBiorreator não convencionalpor
dc.subjectRegião de misturapor
dc.subjectBiorreator airliftpor
dc.subjectGeometriapor
dc.subjectHidrodinâmicapor
dc.subjectTransferência de oxigêniopor
dc.subjectVelocidade de cisalhamento médiapor
dc.subjectAirlift bioreactoreng
dc.subjectGas-liquid separatoreng
dc.subjectGeometryeng
dc.subjectHydrodynamicseng
dc.subjectOxygen transfereng
dc.subjectShear rateeng
dc.titleInfluência de aspectos geométricos na hidrodinâmica e transferência de oxigênio de biorreatores airlift de circulação internapor
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Badino Júnior, Alberto Colli
dc.contributor.advisor1Latteshttp://genos.cnpq.br:12010/dwlattes/owa/prc_imp_cv_int?f_cod=K4784860J5por
dc.description.resumoO desempenho de biorreatores pneumáticos depende fortemente das suas características geométricas, como o vão livre na base, a razão entre as áreas de escoamento, a altura de líquido e o design da região de mistura. Embora diferentes geometrias tenham sido propostas na literatura, ainda há necessidade de estudos mais aprofundados, com o intuito de se obter projetos de biorreatores mais adequados aos bioprocessos. O presente estudo avaliou a influência da geometria da região de mistura na hidrodinâmica e transferência de oxigênio em biorreatores airlift de cilindros concêntricos de 10 L, empregando-se fluidos Newtonianos e não- Newtonianos, a fim de se definir o melhor conjunto de características geométricas. Para isso, variou-se o ângulo da região de mistura (α) (ângulo entre a lateral da região de mistura e o eixo horizontal) de 30° a 90° e a fração volumétrica de líquido na região de mistura (FVL,RM) (razão entre o volume de líquido contido apenas na região de mistura e o volume de líquido total do biorreator) de 0,10 a 0,30. Os resultados mostraram que para ambos fluidos (Newtoniano e não-Newtoniano), o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) aumentou com o incremento em α e a diminuição de FVL,RM. Entretanto, esta configuração de geometria da região de mistura proporcionou baixa retenção gasosa (εG), indicando baixos valores de diâmetro das bolhas (dB) nesta condição. Empregando-se a melhor geometria da região de mistura (α=90°; FV L,RM=0,10), para o fluido não- Newtoniano, na condição de 5,0 vvm, obteve-se valores de kLa e εG de 0,017 s-1 e 0,11, respectivamente. Além disso, verificou-se que esta combinação de parâmetros geométricos conduziu a um escoamento gás-líquido com valores intermediários de coeficiente de arrasto (CD), sugerindo condições amenas de cisalhamento. Através da estimativa da velocidade de cisalhamento média ( m & ) para a melhor geometria em termos de transferência de oxigênio, observou-se uma variação entre 1500 e 2400 s-1, sendo estes valores da mesma ordem de grandeza quando comparados a outros biorreatores airlift. Esses resultados reforçam a viabilidade de utilização desta geometria em aplicações com microrganismos sensíveis ao cisalhamento.por
dc.publisher.countryBRpor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7010012819835496por


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