Otimização de fermentadores aplicados na produção de etanol: análise tempo de residência utilizando fluidodinâmica computacional
DOI:
https://doi.org/10.5433/1679-0375.2020v41n1p51Palavras-chave:
Distribuição de tempo de residência. Fluidodinâmica computacional. Fermentadores. Produção de etanol.Resumo
A procura por novas formas de garantir combustível para a sociedade é um grande desafio para cientistas. Uma alternativa interessante ao combustível derivado do petróleo é o etanol produzido a partir da cana-de-açúcar. Apesar do Brasil estar em condições de vantagem na produção de etanol, os equipamentos utilizados na usinas sucroalcooleiras, como os fermentadores por exemplo, ainda necessitam de melhorias em sua eficiência. A geometria do tanque do fermentador tem uma grande influência nos parâmetros do escoamento interno, e consequentemente, afetam fortemente as reações químicas envolvidas no processo. Para melhor eficiência do equipamento, é preciso garantir que o mosto permaneça o tempo adequado dentro do tanque para que as reações químicas sejam completadas. Caso permaneça um tempo maior que o exigido, as reações químicas são prejudicadas. Neste estudo, a influência da geometria do tanque do fermentador na distribuição de tempo de residência (DTR) foi avaliada através da simulação computacional da injeção de um traçador no escoamento. Além disso, vinte geometrias foram simuladas através de um processo de otimização univariada. Resultados mostram que o ângulo entre a tubulação de entrada do tanque é o parâmetro geométrico com maior influência no escoamento. A geometria que garante o ângulo de escoamento ideal deve ter 22,5o de ângulo de entrada, combinada com uma altura de 120 cm para a tubulação de saída. Considerando que os fermentadores são utilizados em processamento de alta escala, as melhorias propostas na geometria do fermentador podem aumentar sua eficiência e reduzir impacto ambiental.
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