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Produtividade

Razão entre a massa ( $k g$ ) ou concentração ( $\frac{k g}{L}$ ) por tempo:

P r o d u t i v i d a d e = \frac{P r o d u ç ã o}{T e m p o}

Sendo Produção:

Biomassa
Produto de interesse

Unidades

Enzimas: U, g, mol
Biomassa: kg, UFC, n^o cél.
Líquido: L, kg, mol
Concentração: $\frac{m o l}{L}$ , $\frac{g}{L}$ , $\frac{L}{L}$ , $\frac{g}{g}$

Rendimento

Pode ser teórico ou prático.

R e n d i m e n t o (Y) = \frac{P r o d u ç ã o}{M a t é r i a - p r i m a}

Sendo matéria-prima:

Inicial
Consumida

Parâmetros de validação

Y_{P / S} = Y_{P / X} * Y_{X / S}

Y_{P / S} = \frac{P_{f} - P_{o}}{S_{o} - S_{f}}

Y_{P / X} = \frac{P_{f} - P_{o}}{X_{f} - X_{o}}

Y_{P / S} = \frac{X_{f} - X_{o}}{S_{o} - S_{f}}

Algo não está saindo como planejado, o que alterar?

Meio (componentes, concentração...), microrganismo, temperatura, pH, tempo ou regime.

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:

Riser: onde as bolhas de ar sobem, arrastando o fluido.
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

Compacto
Maior velocidade de degradação e qualidade do efluente.
Ideal para tratamento de efluentes.

Desvantagens

Limitação à aeração.
Maior custo.
Entupimento da membrana.