- Qual o significado físico de Dc? Explique as mudanças referentes ao Dc, quando se considera um reator sem reciclo e com reciclo externo de células.
Passo 1
O enunciado pergunta sobre o significado físico de
num reator contínuo de cultivo celular e como esse
muda quando não há reciclo versus quando há reciclo externo de células. O conteúdo envolve balanço de massa em CSTR, definição da taxa de diluição
e condição de wash‐out (saída completa das células).
Passo 2
Em um CSTR de células a vazão volumétrica de entrada e saída é
e o volume do reator é
, de modo que a taxa de diluição é
As células crescem com taxa específica
. Fisicamente, o ponto crítico
é aquele em que a taxa de crescimento das células mal consegue compensar a saída de biomassa pelo fluxo de saída. Logo, na condição de wash‐out temos
pois se
ultrapassar
, as células são removidas mais rápido do que conseguem se multiplicar e a concentração de biomassa cai a zero.
Passo 3
Caso sem reciclo de células, as células entram no reator somente pela alimentação e saem pela corrente de saída. Para cinética de Monod, por exemplo, no estado estacionário e à entrada de substrato
, aproximadamente
ou, em termos qualitativos,
. Acima desse
, ocorre wash‐out porque a diluição supera a capacidade máxima de crescimento celular.
Passo 4
Quando há reciclo externo de células com fração de reciclo
(ou seja, da corrente de saída retorna-se uma fração
de células para o reator), a vazão líquida que efetivamente “lava” as células cai de
para
. Assim, a taxa de diluição eficaz fica
A condição de wash‐out vira
de onde
Isto mostra que, para um mesmo valor de
, o reator com reciclo pode operar a um
maior sem wash‐out, pois parte das células removidas retorna ao reator, aumentando o tempo de residência celular.
Resposta
Sem reciclo,
Com reciclo externo de fração
ou seja, o reúso de células eleva o
máximo antes de ocorrer wash‐out.