Classificação de Bioprocessos – Módulo 5: Aeração e outras classificações

o Olá pessoal eu sou professor Tinoco e começa agora o último módulo de classificação de bioprocessos para encerrarmos as classificações sobre o processo faremos neste módulo disponibilidade de oxigênio e 10 cinética discutir mas para começar nós vamos falar aí dos cultivos aerados e não era as que dizem respeito a presença ou ausência de oxigênio os cultivos aerados a aeração a disponibilização de oxigênio pode ser feito de uma maneira superficial ou hente ao meio reacional ou de uma maneira forçada através do seio da solução desse meio reacional meio discutir tá começando então pelos últimos a era

só que eles caracterizadas pela presença de oxigênio cgs oxigênio na forma Pura Sem por cento oxigênio seja ele obtido de ar comprimido contendo aí 21 por cento de oxigênio e concentração normalmente dos nossos cultivos nós utilizamos a com o primeiro por ser uma fonte de oxigênio barata e por já disponibilizar a quantidade necessária ao processo de respiração celular tirar então gerar novas células a serem utilizadas na convenção de substrato e mas independentemente da concentração do oxigênio que é oferecido ao microrganismo pela introdução no sistema reacional essa aeração essa disponibilização de oxigênio pode ser feito de

duas pó e uma maneira superficial causando uma turbulência ao nível de superfície já que nós é introduziremos ar-comprimido oxigênio a maneira paralelo ou gente a superfície do Meio reacional hoje uma maneira forçada através dos e da solução utilizando para isso distribuidores de para auxiliar a oxigenação do meu sistema nós podemos ainda contar com um sistema de agitação Jardim juntos aeração e agitação são responsáveis pela disponibilidade de oxigênio por meio da determinação do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio o KL a que é um parâmetro fermentativo bastante importante que será muito estudado nesta disciplina na parte

de disponibilidade de oxigênio e também de escalonamento para aquelas para aqueles cursos né para as turmas de engenharia química que irão estudar escalonamento Já que é um parâmetro critério necessário para garantir é a correta disponibilidade de oxigênio ao meio reacional ao meio de cultivo as céus e portanto garantindo o rendimento adequado de produtos de interesse e onde acontece essas esse tipo de geração superficial nos biorreatores do tipo tambor rotativo e tambor edital cuja grande diferença entre eles está na rotação enquanto tambor rotativo gira em torno do seu próprio eixo o tambor agitado não gira mas

contém sistema sair de agitadores tiram promover a mistura do meio reacional e do ar que está sendo introduzido ao sistema fazendo introduzido no meio de cultivo Note que tantos no tambor rotativo quanto um sabor agitado o fluxo de ar contendo oxigênio é introduzido paralelamente ao meio reacional ou ainda sente a superfície do carro do tambor rotativo é haverá e tirar favorecer a mistura desse oxigênio que está sendo produzido com o meio reacional promovendo a transferência de massa ou seja a difusão deste oxigênio para no meio de cultivo e consequentemente para a célula já no tambor

agitado serão esses agitadores tiram promover essas trocas de massas transferências de oxigênio já era são forçada é aquela caracterizada por uma introdução de a no interior do meio reacional por meio dos distribuidores de ar ou seja a minha introdução é através é cruzada é adjacente ao meio reacional e que e de que forma eu posso realizar essa distribuição utilizando diferentes distribuidores que o meu caso de tubo circular perfurado e tubos retiminas perfurados ou de material sinterizado em porcelana old metal Qual é a grande diferença entre eles o tamanho das bolhas que serão fornecidas ao sistema

é reacional já que materiais sinterizados consegue fornecer bolhas bastante pequenas em tamanho O que é positivo para a área superficial delas quanto menor o tamanho dessas bolhas maior superfície de contato favorecendo Então as transferências de oxigênio ao meio reacional Além disso nós precisam tomar bastante cuidado com as bolhas que a gente vai mediar que a gente vai introduzir ao sistema o que elas podem se misturar se juntar umas com as outras formando o processo de coalescência ou seja aumento do tamanho das bolhas O que é bastante prejudicial Porque quanto maiores tamanho menor e a área

superficial menor que a área de contato diminuindo portanto a eficiência da transferência o oxigênio para o ser da solução nesse nosso desenho Aqui nós temos um distribuidor de ar em funcionamento mas nós não temos uma agitação funcionando o que que eu sei que agitação não está funcionando embora eu tenho aqui um sistema de agitação representado por esses quadradinhos aí Preto porque o fluxo de ar segue uma única direção a partir do momento em que eu ligo agitação essas bolhas elas são transferidas para toda a solução para todo meio discutiu para todo meio reacional então a

agitação ela auxilia a aeração nesse sentido favorecendo a homogenização da disponibilidade de oxigênio no meio de cultivo é de um processo fermentativo e já os cultivos não errados são aqueles cultivos que não apresentam essa adição de oxigênio de ar comprimido ao meio reacional sendo portanto culturas estacionárias ou culturas para quer dizer que não há oxigênio ali dentro não aqui por exemplo a gente tem um meio de cultivo estacionário representado por um R um grande espaço vazio nesse espaço vazio contém oxigênio e as transferências posso trocas deixa oxigênio para o centro de solução acontece de uma

maneira é porque de difusão aqui na superfície né nessa fase nessa interface gás-líquido mas nós não temos adição de oxigênio nós não temos aeração do meu sistema consequentemente é esse cultivo é representado como sendo não era para que essas transferências de oxigênio possam ser melhoradas a gente pode aumentar a superfície de é utilizado por exemplo chamados próximo texto horizontais em que eu tenho uma maior superfície de contato favorecendo Então as transferências de oxigênio para o meio de solução mas independentemente disso essas trocas continuarão acontecendo mesmo se eu tiver aí no espaço um fraco por exemplo

é Horizonte alguma menor área superficial elas continuam acontecendo a diferença é que eu posso aumentar a área de contato para melhorar essa transferência normalmente esse tipo de frasco é verificado aí em culturas de células animais que são bastante frases ao cisalhamento a agitação e que acabam é sendo cultivadas aí em regime estacionário regime não tá desculpa nessa condição estacionária em pratos aí estacionárias no frascos para o o botão finalizamos a disponibilidade de oxigênio até agora iremos falar sobre a cinética de cultivo que diz respeito à produção do meu composto de interesse relacionados ou não ao

crescimento celular então nós temos três tipos de classificação de um cultivo em relação a sua cinética de produção uma produção associada ao crescimento celular uma produção semi associado ao crescimento solar ou uma produção não associado ao crescimento celular começando pela produção associada ao crescimento celular é aquela produção que vai acontecer ao longo de todas as fases do crescimento celular seja a fase lag fase de adaptação seja fase exponencial de crescimento onde eu vou ter pela inclinação dessa dessa desses valores de biomassa celular linearizados né a inclinação da reta que é feita de e a partir

dessa fase é o meu coeficiente angular que diz respeito à velocidade específica de crescimento celular ou também a produção durante a fase estacionária que a fase de estabilização em que número de células vivas é igual ao número de células mortas ou número de células que nascem o número de células que estão morrem então quando o produto Depende de biomassa de celular Note que aqui ó é o esse gráfico é número de células embora não esteja representado aqui é o número de células ao longo do tempo então que nós teremos nós teremos mais biomassa celular então

quanto mais biomassa mais produto é geral e esse produto também depende da velocidade específica de crescimento celular e quando a produção é semi associada ao crescimento celular o produto ele começa a se formar na fase estacionária se desculpa na fase exponencial então se a fase exponencial é a fase mais importante nesse caso que é a paz onde eu tenho a determinação da velocidade específica de crescimento o produto que é gerado a partir dessa fase é um produto que depende somente do parâmetro me sendo portando semi associado ao crescimento ele não é formado na fase de

adaptação somente na fase exponencial em diante e já a produção não associado ao crescimento é aquela que não será formada nem na parte da área nem na fase exponencial somente na fase estacionária portanto Como nessa fase Eu Só dependo de célula Porque nessa fase eu não determino lhe já que me é determinado na fase exponencial e aqui eu só tenho o número mas e o produto que é formado a partir dessa fase não produto depende somente da concentração celular transportam não associada ao crescimento Ou seja a velocidade específica de crescimento celular então para gente revisar

esse módulo e encerrarmos a classificação de bioprocesso nós temos a disponibilidade de oxigênio é cinética de cultivo como critérios de classificação de um vi o processo UnB o processo é considerado não é erado quando não a distribuição e ar não há fornecimento de ar ao longo do processo de um processar aerado é aquele que assim essa distribuição de ar e pode se dar Rent a superfície da chamada geração superficial ou não sei da solução através do Meio reacional EA cinética de cultivo é quando eu classifico de agosto com a produção do meu concurso de interesse

Considerando o crescimento celular associada ao crescimento com habita o produto depende tanto de céu quanto da velocidade específica de crescimento sendo produzido então ao longo de todas as etapas fase lag de adaptação fase exponencial e para estacionário produção semi associada ao crescimento é aquela que só depende da velocidade política de crescimento Já que o produto só começa é formado na fase exponencial e aquela que não é associada ao crescimento é aquela que só depende do número de células ou seja ao final do processo depois de já crescida e alcançar a estabilidade na fase estacionária Quem

então essa foi a aula de classificação