Exemplo de substrato:

p/ 1 L:

Fórmulas

Taxa de diluição

D=FmeioVmeio=1TRH

Tempo de retenção hidráulica

TRH=VmeioFmeio=1D

Produtividade

Produtividade=mprodutoVmeio+processo=PTRH=PD[gL][1h][gLh]

Propagação de inóculo

tanques agitados

Vantagens

  • Mistura eficiente
  • Controle mais eficiente da temperatura

Desvantagens

  • Gera calor por atrito, necessitando de um trocador de calor.
  • Não pode ser usado em células sensíveis a cisalhamento.
  • Partes móveis geram risco de contaminação.
  • Maior custo
Volume máximo indicado de 500 m3.

Coluna de bolhas

Agitação pneumática, menos eficiente que agitação mecânica, mas com menor gasto energético.
Pode ter uma chapa perfurada para quebrar as bolhas.
Normalmente são mais altos, cerca de 3x o diâmetro.

Exemplos

  • Cerveja
  • Vinagre
  • Levedura de panificação.
  • Etanol combustível (não tem aeração, mas tem mistura por liberação de bolhas).

Vantagens

  • Menor estresse mecânico às células (é mais indicado para células sensíveis).
  • Menor investimento inicial por ser mais simples.
  • Sem partes móveis.

Desvantagens

  • Exige uma maior vazão de ar.
  • A eficiência da mistura é menor.
  • Meio não pode ser muito viscoso.

Air-lift

Tem 2 regiões:

  1. Riser: onde as bolhas de ar sobem, arrastando o fluido.
  2. Downcomer: onde o fluido desce.

Costuma ser ainda mais largo que os coluna de bolhas.

Vantagens

  • Menor estresse mecânico às células, mais indicado para células sensíveis.

Desvantagens

  • Estrutura de air-lift é mais complicada de manter, limpar e esterilizar
  • A eficiência da mistura é menor
  • Necessita de uma vazão de ar maior.
  • O meio não pode ser muito viscoso

Biorreator de membrana

  • Existe uma membrana dentro do biorreator que impede a saída das células, mesmo que essas não estejam imobilizadas.
  • É uma forma de reutilizar a biomassa e reduzir os custos com separação.
  • Micro ou ultra filtração.
  • Membrana plana ou circular.

Vantagens

Desvantagens

  • Limitação à aeração.
  • Maior custo.
  • Entupimento da membrana.

Equação de Monod

μ=μmaxSKS+S

Sendo:

μ=rxX

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