Esterilização a vapor de soro de leite em um biorreator

Estou tentando criar um biorreator para produzir ácido cítrico com soro de leite e Aspergillus Niger.

O primeiro passo no processo seria colocar o soro no reator com um pouco de dextrose (aproximadamente 10%). Então, essa solução deveria ser esterilizada, e eu estava pensando em usar a esterilização a vapor em lote por injeção direta do vapor no reator. A esterilização deve ser feita a 121 ° C.

Não sei ao certo como calcular o tempo de esterilização e a quantidade de vapor necessária para um determinado volume do reator (aprox. 600 m ³ ). Eu estava pensando em calculá-lo como se tivesse uma autoclave de 600 m ³ , mas duvido que a aproximação seja válida. Nesse caso, a cinética da morte seria dada pela equação de Arrhenius :

k = A e^{\frac{- E}{R T}}

$k = Ae^{\frac{-E}{RT}}$

Eu precisaria determinar a energia de ativação, , o fator pré-exponencial ou alguma aproximação para . Então, eu apenas teria que integrar as equações para o calor e reter a energia necessária: $E$ $A$ $k$

\begin{aligned} \nabla h e a t & = l n (\frac{N_{0} V_{0}}{N_{1} V_{1}}) = \int_{t_{0}}^{t_{1}} k (t) d t \\ \nabla h o l d & = l n (\frac{N_{1} V_{1}}{N_{2} V_{2}}) = k (t 2_{-} t_{1}) d t \end{aligned}

$\begin{align} \nabla heat &= ln(\frac{N_0 V_0}{N_1 V_1}) = \int_{t_0}^{t_1} k(t) dt \\ \nabla hold &= ln(\frac{N_1 V_1}{N_2 V_2}) = k(t2_-t_1) dt \end{align}$

Para descobrir e . $t_1$ $t_2$

Estou abordando esse problema corretamente?

chemical-engineering process-engineering steam

— facuq
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Você conhece o SAL que precisa? Meu manual de engenharia de processo trata disso, mas apenas brevemente, e quero pensar um pouco antes de dar uma resposta errada.

— mart

A esterilização pode ser alcançada com temperatura e pressão. Talvez você deva investigar também o lado da pressão da questão.

— 11246 BOB

Tudo depende do nível de esterilização que você deseja alcançar. Como você diz, você precisaria conhecer os parâmetros da cinética da morte, ou equivalentemente, o tempo de redução log-decimal (D) e como ele muda com a temperatura (Z). Como a esterilização é um problema que ocorre quase em toda parte na indústria de alimentos, um ciclo de esterilização padrão dura 30 min. a 121 ° C no ponto frio do seu reator. Isso garante que os esporos de muitos Bacillus , Clostridium e outros microrganismos termofílicos não possam sobreviver.
Para um reator de 600 m3, o mais fácil é ter uma sonda de temperatura dentro do reator. Quanto vapor? Isso depende de quão bem o seu reator está isolado. O melhor é fazer um loop de feedback com o ponto de ajuste 121 ° C que enviaria vapor sempre que a temperatura começar a cair. Caso contrário, você pode tentar fazer o mesmo manualmente.

— Toulousain
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