1 (1 pontos). Descreva as características dos seguintes modos de operação, incluindo vantagens e desvantagens:
  • Batelada alimentada

Passo 1

O enunciado pede para descrever o modo de operação “batelada alimentada” (fed-batch), que é um dos modos de operação de reatores químicos ou bioreatores usado para controlar o perfil de alimentação de reagentes ao longo do tempo. Para resolver, precisamos entender o que distingue esse modo de operação do batelada simples e do contínuo, e listar suas principais vantagens e desvantagens.

Passo 2

No modo batelada alimentada temos um reator inicialmente carregado com parte do reagente ou do meio de cultura, sem remoção de produto ou células durante a reação, mas com alimentação adicional de reagente (substrato) ou nutrientes ao longo do processo. Características principais:
  1. O volume do reator aumenta conforme a alimentação.
  2. A concentração do reagente limitante pode ser mantida baixa para evitar efeitos de inibição ou toxicidade.
  3. O perfil de alimentação (taxa e quantidade) é variável e controlado para otimizar rendimento ou produtividade.
  4. Não há fluxo de saída até o fim do processo, quando ocorre a batelada de descarga.

Passo 3

Vantagens do modo batelada alimentada:
  1. Controle fino da concentração de substrato, evitando picos que causem inibição ou formação de subprodutos indesejados.
  2. Aumento da densidade celular ou do grau de conversão, pois o substrato é fornecido gradualmente.
  3. Possibilidade de estender o tempo útil do reator e aproveitar melhor o potencial catalítico ou biológico.
  4. Menor risco de choques osmóticos ou térmicos ao introduzir reagentes aos poucos.

Passo 4

Desvantagens do modo batelada alimentada:
  1. Exige sistema de alimentação e controle mais complexo (bombas dosadoras, medição em linha, algoritmos de controle).
  2. Mistura e difusão podem ser menos homogêneas conforme o volume cresce, exigindo projeto hidráulico cuidadoso.
  3. Escalonamento (scale-up) é mais difícil, pois o perfil de alimentação ótimo em escala laboratório pode não se replicar em escala industrial.
  4. Maior custo de instrumentação e operação comparado ao batelada simples, embora ainda menor que o contínuo.

Resposta

Características do batelada alimentada:
  • É um batelada em que se adiciona reagente ou nutrientes ao longo do tempo, sem retirada de produto.
  • O volume do reator aumenta com a alimentação.
Vantagens:
  • Mantém baixa a concentração do substrato, evitando inibição e otimiza rendimento.
  • Permite alta densidade celular ou maior conversão final.
  • Prolonga o tempo de operação útil do reator.
  • Reduz choques de concentração ou temperatura.
Desvantagens:
  • Requer controle de alimentação mais sofisticado.
  • Pode apresentar problemas de mistura em volumes crescentes.
  • É mais complexo de escalar para produção industrial.
  • Aumenta custo de instrumentação e operação em relação ao batelada simples.

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