O exemplo de cálculo a seguir está apresentado em Aiba et al. (1973).

Um fermentador de volume 35,343 m³ e com dois conjuntos de impelidores deve ser projetado usando os critérios abaixo:

(diam. impelidor / diam. tanque) = 0,5
(largura chicana / diam. tanque) = 0,1
(altura líquido / diam. tanque) = 5/3
(volume útil / volume total) = 2/3

A viscosidade e a densidade máximas do meio de cultura são:

r = 1.200 kg/m³
m = 0,02 kg/(m s)

A velocidade de rotação (n) dos impelidores deverá ser 60 rpm e a velocidade de aeração de 0,4 volume de ar / (volume de meio * minuto).

Calcular:

a – o diâmetro do tanque (D_t)
b – a altura da coluna líquida (H_L)
c – a altura total do tanque (H_T)
d – o diâmetro dos impelidores
e – o comprimento das pás dos impelidores
f – a largura das pás dos impelidores
g – a largura e comprimento das chicanas
h  – a potência para o sistema não aerado (P)
i – a potência para o sistema aerado (P_g)

RESOLUÇÃO

1 – Use a relação V = (área da base * altura de líquido) e a relação entre a altura de líquido e o diâmetro do tanque dada pelo problema para calcular tanto o diâmetro do tanque como a altura de líquido. Itens (a, b).

2 – Use a relação entre o volume total e o volume útil dada pelo problema para calcular o volume total do tanque, bem como sua altura total. Item (c).

3 – Imponha Re turbulento e calcule o diâmetro dos impelidores. Item (d).

4 – Use as relações apresentadas na Figura 1 para calcular o comprimento e a largura das lâminas dos impelidores. Itens (e, f).

5 – A largura das chicanas deve ser calculada a partir da relação dada pelo problema. Seu comprimento deve ser sempre maior que a altura de líquido no tanque, podendo mesmo ocupar toda a altura do tanque. Item (g).

6 - Escolha um tipo de turbina (a mais utilizada é a turbina de seis pás planas, “flat-blade turbine”) e use a Figura 2 para calcular P, potência não-aerada. Note que o cálculo realizado é para um conjunto de impelidores. Como o problema pede dois conjuntos, multiplique o valor de P por 2 para achar a potência total não aerada a ser transferida. Item (h).

7 – Como o volume de meio de cultura é conhecido, a vazão de ar pode ser calculada a partir da relação em vvm dada pelo problema. Uma vez calculada a vazão de ar, podemos calcular o número de aeração Na. Use a Figura 3 para achar a relação P_g/P. A partir desta relação, calcule P_g. Não se esqueça do fator de segurança. Item (i).