Laboratórios de Engenharia Química



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Relatório-Resumo


Laboratórios de Engenharia Química


Estudo da Inversão da Sacarose



Autores:

Nome 1

Nome 2
Turma:

Referência da turma

Nome da Instituição

Nome do Departamento


Mês, Ano

4. Estudo da Inversão da Sacarose




4.0 Classificação (a ser preenchida pelo docente)
Tabela 4.1 – Classificação do relatório





Cotação (%)

Classificação (1-3)

Data de entrega

5




Apresentação

10




Resultados experimentais

40




Tratamento dos resultados

45







Classificação final (0-20)






4.1 Objectivo

O objectivo específico deste trabalho prático é o estudo da reacção de inversão da sacarose, reacção de hidrólise originando frutose e glucose, conduzida num reactor catalítico de leito fixo. São propostos dois catalisadores: uma resina de permuta catiónica forte e uma enzima imobilizada, especializada na catálise desta reacção, a invertase. A conversão em estado estacionário dos reactores é seguida usando uma técnica analítica conhecida por FIA (Flow Injection Analysis). São ainda objectivo deste trabalho prático a familiarização do estudante com os problemas específicos das reacções catalíticas e enzimáticas, bem como o contacto com a técnica de análise por FIA.


4.2 Dados operatórios

Os dados operatórios relativos ao sistema reaccional do presente trabalho experimental são apresentados na tabela 4.2.


Tabela 4.2 – Dados operatórios do sistema reaccional


Reactor

Concentração da solução de alimentação (g/dm3)

pH da solução de alimentação

Comprimento útil da coluna (cm)

Caudal de alimentação (cm3/min)

Temperatura da camisa de aquecimento

Amarelo
















Verde
















Vermelho















Os dados operatórios relativos ao sistema de análise do presente trabalho experimental são apresentados na tabela 4.3.


Tabela 4.3 – Dados operatórios dos sistema de análise


Idade da solução enzimática

Velocidade de rotação da bomba peristáltica

Temperatura ambiente












4.3 Resultados experimentais

Os resultados experimentais foram gravados e estão disponíveis no ficheiro nome do ficheiro, no directório nome do directório, do computador adstrito a este trabalho experimental.

A calibração do sistema de detecção foi feita usando quatro soluções-padrão de glucose. Foram feitos dois ensaios concordantes. A temperatura do reactor do FIA foi de °C. Os dados relativos à calibração são apresentados na tabela 4.4:
Tabela 4.4 – Dados relativos à calibração do sistema de detecção, FIA


Concentração em glucose

Altura do pico registado/Absorvância máxima

(g/dm3)

leitura

2ª leitura

Média

1.???










2.???










3.???










4.???









Na figura 4.1 é apresentada a curva de calibração juntamente com a função de ajuste.




Figura 4.1 – Curva de ajuste dos pontos de calibração obtidos.
Depois da calibração do sistema de detecção, procedeu-se à determinação da conversão em estado estacionário dos três reactores. Os resultados obtidos, sob a forma de altura dos picos registados e da conversão em estado estacionário, são apresentados na tabela 4.5:
Tabela 4.5 – Conversão em estado estacionário dos reactores amarelo, verde e vermelho


Reactor

Altura/Absorvância máxima do pico registado (cm/[absorvância])

Conversão (%)




1ª leitura

2ª leitura

Média




Amarelo













Verde













Vermelho












A partir da conversão em estado estacionário relativa aos três reactores é possível calcular a constante cinética aparente dos reactores amarelo e verde baseada no volume total do reactor, assumindo escoamento pistão ou pistão com dispersão axial, em que o peclet é estimado através de um modelo. Neste trabalho usamos o modelo proposto por Chung e Wen [3]. Na tabela 4.6 apresentamos as constantes cinéticas estimadas para escoamento pistão e escoamento pistão com dispersão axial.


Tabela 4.6 – Constante cinética aparente relativa aos reactores amarelo e verde


Reactor

Temperatura

Tempo de passagem (s) (baseado no volume

Pe

Constante cinética (s-1)




(°C)

total do reactor)




Modelo pistão

Pistão c/ dispersão

Amarelo
















Verde















Relativamente aos reactores de leito fixo com enchimento de resina de permuta catiónica, sob a forma protónica, e com diâmetros diferentes (reactores amarelo e verde), é ainda possível obter os respectivos factores de eficiência e os módulos de Thiele. Estes valores são apresentados na tabela 4.7.


Tabela 4.7 – Factores de eficiência e módulos de Thiele relativos aos reactores amarelo e verde


Reactor

Diâmetro médio do catalisador (mm)

Factor de eficiência

Módulo de Thiele

Amarelo










Verde












4.4 Discussão dos resultados experimentais

Se houver lugar à discussão dos resultados experimentais, deverá ser feita aqui.

4.5 Conclusões
Este é o lugar onde deve escrever as conclusões a que chegou. Lembre-se de que estas são as respostas aos objectivos do trabalho proposto e não deverão exceder, em princípio, 1/3 de página. Compare criticamente o desempenho dos três reactores catalíticos.






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