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Questão FC288085

Um biorreator é um vaso no qual uma conversão biológica ocorre envolvendo enzimas, micro‐organismos e/ou células animais e vegetais. Na fermentação anaeróbica de cereais, a levedur

Engenharia Química

IDECAN · 2015

Um biorreator é um vaso no qual uma conversão biológica ocorre envolvendo enzimas, micro‐organismos e/ou células animais e vegetais. Na fermentação anaeróbica de cereais, a levedura Saccharomyces cerevisiae digere glicose (C6H12O6) proveniente dos grãos para formar etanol (C2H5OH) e ácido propenóico (C2H3CO2H) pelas seguintes reações globais:

  • Reação 1: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2
  • Reação 2: C6H12O6 → 2 C2H3CO2H + 2 H2O
 

Em um processo batelada, o fermentador é carregado com 4000 kg de uma solução de glicose a 12% em água. Após a fermentação, 120 kg de CO2 foram produzidos, permanecendo no mosto 90 kg de glicose não convertida. Sobre esse processo, analise.

 

I. O balanço material para o componente i é \(n_i^{final} = n_i^{final} + \sum^R_{j = 1} \nu_{ij} \xi_j\)

 

II. O número de graus de liberdade é zero.

 

III. O processo é transiente em sistema fechado.

 

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)

  1. I, II e III.
  2. I, apenas.
  3. I e II, apenas.
  4. I e III, apenas.
  5. II e III, apenas.
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Gabarito

A

Comentário do professor

I. O balanço material para o componente i relaciona a quantidade final com a inicial e o avanço das reações: \(n_i^{final}=n_i^{0}+\sum_{j=1}^R\nu_{ij}\,\xi_j\). Aqui \(\nu_{ij}\) são os coeficientes estequiométricos e \(\xi_j\) os avanços das reações; a equação mostra que a variação de mols de i resulta da soma das contribuições de cada reação.

II. O número de graus de liberdade é zero porque os dados do problema (massa inicial e composição da carga, estequiometrias, CO₂ formado e glicose residual) são suficientes para determinar unicamente os avanços \(\xi_j\) e as quantidades finais: não resta variável independente a ser ajustada.

III. O processo é transiente (concentrações variam no tempo) e o reator batelada é um sistema fechado (nenhuma corrente de massa entra ou sai durante a fermentação), caracterizando corretamente a afirmação.

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