Uma cepa de Azotobacter vinelandii é cultivada em um fermentador agitado de
para produção de alginato. Nas condições operacionais atuais,
a é de
. A solubilidade do oxigênio no caldo é de aproximadamente
.
a) A taxa específica de consumo de oxigênio é
. Qual é a concentração celular máxima possível? (Resp.:
)
b) As bactérias sofrem inibição do crescimento após a adição acidental de sulfato de cobre ao caldo de fermentação. Isso causa uma redução na taxa de absorção de oxigênio para 3 mmol
. Qual concentração máxima de células pode agora ser suportada pelo fermentador? (Resp.:
)
a) A taxa específica de consumo de oxigênio é
b) As bactérias sofrem inibição do crescimento após a adição acidental de sulfato de cobre ao caldo de fermentação. Isso causa uma redução na taxa de absorção de oxigênio para 3 mmol
Passo 1
O enunciado trata da transferência de oxigênio em um biorreator agitado de
cultivando Azotobacter vinelandii. Temos coeficiente de transferência volumétrica de oxigênio
e solubilidade do oxigênio no meio
. A ideia é encontrar a concentração celular máxima
que o biorreator consegue manter sob limitação de oxigênio, igualando a taxa de transferência de oxigênio (OTR) à taxa de consumo (OUR).
Passo 2
Em regime estacionário e assumindo que a concentração de oxigênio dissolvido na fase líquida
se aproxime de zero, a balança de oxigênio é
como
e
cancela, isolamos
Passo 3
Para o item (a), a taxa específica de consumo é
Fazemos a conversão passo a passo:
por grama de célula por hora.
Cada mol de O
pesa
.
Assim, em massa de O
:
Agora aplicamos a fórmula:
Passo 4
Para o item (b),
. Repetindo a conversão:
.
Em
:
Então