As células de Nicotiana tabacum são cultivadas em alta densidade para produção de goma polissacarídica. O reator utilizado é um tanque agitado, contendo inicialmente 100 litros de meio. A taxa máxima de crescimento específico da cultura é de
e o rendimento de biomassa do substrato é de
. A concentração de substrato limitante do crescimento no meio é de
. O reator é inoculado com
células e operado em batelada até que o substrato esteja praticamente esgotado; fluxo médio é então iniciado a uma taxa de 4
. A operação em batelada alimentada ocorre sob condições de estado quase estacionário.
a) Estime o tempo de cultivo em batelada e a concentração final de biomassa. (Resp. 16,4 g/L)
b) A operação em batelada alimentada é realizada por 40 dias. Qual é a massa final das células no reator? (Resp.
)
c) O fermentador está disponível 275 dias por ano, com um tempo de inatividade entre as execuções de 24 horas. Quanta biomassa de células é produzida anualmente? (Resp. 19,7 kg)
a) Estime o tempo de cultivo em batelada e a concentração final de biomassa. (Resp. 16,4 g/L)
b) A operação em batelada alimentada é realizada por 40 dias. Qual é a massa final das células no reator? (Resp.
c) O fermentador está disponível 275 dias por ano, com um tempo de inatividade entre as execuções de 24 horas. Quanta biomassa de células é produzida anualmente? (Resp. 19,7 kg)
Passo 1
O problema envolve cultivo de células de Nicotiana tabacum em batelada (batch) até exaustão do substrato e depois batelada alimentada (fed\mbox{-}batch) em estado quase\mbox{-}estacionário.
Dados principais:
Volume inicial
L
Biomassa inicial
g/L
Substrato inicial
g/L
Rendimento
g biomassa/g substrato
Taxa máxima de crescimento
Início do fed\mbox{-}batch com vazão de alimentação
L/d, por
d
Após cada corrida há
d de inatividade;
d/ano disponíveis
Dados principais:
Passo 2
Em batelada, o substrato todo é consumido. A massa de substrato disponível por litro é
g, gerando biomassa
Logo a concentração final de biomassa é
O tempo de batelada
vem da fase exponencial
que, por aproximação de parâmetros, dá cerca de
dias.
Passo 3
No batelada alimentada em estado quase\mbox{-}estacionário, a concentração de biomassa fica praticamente constante em
. O volume final após
d de alimentação é
A massa total de biomassa produzida é então
Passo 4
Cada ciclo leva
Com
d/ano disponíveis, o número de ciclos é
Logo a produção anual é
Resposta
a) Tempo de batelada
dias; concentração final
g/L
b) Massa final no reator kg
c) Produção anual kg/ano
b) Massa final no reator
c) Produção anual