Em um processo contínuo, conduzido em biorreator de mistura completa, operando em estado permanente, um micro-organismo
transforma um substrato
em um produto
. O fator de conversão de substrato em células é
e o fator de conversão de substrato em produto é
. O biorreator é alimentado com mosto estéril, contendo
. A taxa de formação de produto é de
e a concentração de células no efluente é de
.
Com base nestes dados, calcule:
a) A taxa específica de crescimento celular;
b) A taxa específica de consumo de substrato;
c) A taxa específica de formação de produto;
d) O fator de rendimento de produto em relação à biomassa;
e) A concentração de substrato no efluente;
f) A concentração de produto no efluente.
a) A taxa específica de crescimento celular;
b) A taxa específica de consumo de substrato;
c) A taxa específica de formação de produto;
d) O fator de rendimento de produto em relação à biomassa;
e) A concentração de substrato no efluente;
f) A concentração de produto no efluente.
Passo 1
O enunciado descreve um biorreator contínuo em estado estacionário (CSTR) onde um microrganismo converte substrato
em biomassa
e produto
. Temos os rendimentos
concentração de substrato no alimento
, taxa volumétrica de formação de produto
e concentração de células no efluente
.
Vamos usar balanços de massa em regime permanente e definições:
Vamos usar balanços de massa em regime permanente e definições:
Passo 2
Calcular a vazão de consumo de substrato
a partir de
:
Em seguida, usar
para determinar a queda de substrato no CSTR:
Passo 3
A partir de
, calcula-se a vazão de diluição
:
Passo 4
Em regime permanente, a taxa específica de crescimento celular é igual a
, logo
Passo 5
As taxas específicas de consumo de substrato e de formação de produto são
Passo 6
O rendimento de produto por biomassa formado é
Passo 7
Finalmente, a concentração de produto no efluente segue de
, isto é
Resposta
a)
b)
c)
d)
e)
f)
b)
c)
d)
e)
f)