A bactéria X-II segue a forma simplificada da equação de Monod com
e
. O processo é realizado em um reator contínuo agitado CSTR com alimentação de
e concentração de substrato de
.
a) Qual deve ser o tamanho do biorreator para se atingir um nível de
de conversão do substrato?
b) Qual a concentração celular na corrente de saída?
a) Qual deve ser o tamanho do biorreator para se atingir um nível de
b) Qual a concentração celular na corrente de saída?
Passo 1
O enunciado descreve um CSTR operando em regime permanente com alimentação de vazão
,L/h e concentração de substrato na alimentação
,g/L. Queremos
de conversão, isto é, saída com
,g/L. A cinética de crescimento segue Monod simplificado
com
,h
e
,g/L. Os rendimentos são
,g S/g X e
,g P/g X (este último não entra no balanço do substrato).
Passo 2
Como o reator está em regime permanente e descontínuo, a vazão específica (ou taxa de diluição) é
e, em regime estacionário, para cultura sem morte celular, vale
Para atingir
de conversão, a concentração de saída deve ser
Passo 3
Calculamos a taxa de crescimento
no ponto de operação
,g/L:
Logo
,h
.
Passo 4
O volume do reator que atende
é
Passo 5
Agora obtemos a concentração de células na saída usando o balanço de substrato:
e
. Então
Resposta
O volume do biorreator deve ser de
,L e a concentração celular na corrente de saída será aproximadamente
,g/L.