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Exercício Um cultivo de um microrganismo é realizado num biorreator aerado, com as características apresentadas abaixo. Sabe-se que o sistema deve operar.

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1 Exercício Um cultivo de um microrganismo é realizado num biorreator aerado, com as características apresentadas abaixo. Sabe-se que o sistema deve operar com fluxo turbulento e que a velocidade da extremidade da turbina não pode ultrapassar 9,45 m/s. (a) Calcule a potência (em HP) necessária para operar o sistema. (b) calcule a potência necessária para agitar o meio sem aeração. Características: D T = 3 m D i = 1 mH L = 3 m Turbina tipo pás planas Dados: Aeração = 0,6 vvm k L a = 100 h -1 H = 1,2125 mmol O2 /L.atm Fluido Newtoniano

2 1) E. coli, com um Q O2 de 10 mmol O2 /g cel.h, será cultivada em um biorreator agitado e aerado. Calcule o valor de k L a que deverá ser estabelecido, sabendo que a concentração celular máxima no meio poderá atingir um valor igual a 2,5 g/L. Dados: Concentração crítica de O.D. = 0,2 mgO 2 /L; Solubilidade do oxigênio a 30 o C = 7,4 mg/L; não há limitação de substrato. Justificar cálculos. Exercícios

3 2) Um meio de fermentação com densidade igual a 1000 kg/m 3 deverá ser agitado num biorreator de 50 m 3 provido de chicanas, usando-se uma turbina tipo hélice marinha de 1,3 m de diâmetro. As características geo- métricas do biorreator são: D T /D i = 3; H L /D i = 3; H i /D i = 1. Uma potência de 106, W foi estabelecida, para agitar o meio em regime turbulento, com uma velocidade de 4 s -1. (a)xDetermine a viscosidade máxima que um meio pode apresentar de modo que ele possa ser agitado neste biorreator sem comprometer a eficiência de agitação. (b)xNestas condições é possível realizar uma fermentação com células que não suportam uma velocidade da extremidade da turbina maior que 10 m/s? Comprove. Dado: 1 Pa.s = 1 kg/m.s.

4 3) Um processo fermentativo emprega um meio cuja característica físico-química permite a união de bolhas de ar com muita facilidade. O biorreator empregado apresenta as características abaixo. Foi colocado um motor com potência de 1,0 W para promover a agitação do meio. (a) Verifique se com esta potência é possível atingir um k L a de 120 h -1. (b) Calcule a frequência de agitação do impelidor. Características: D T = 54 cmD i = 18 cmH L = 54 cm Dados: ϕ = 0,6 vvmFluido Newtoniano Turbina tipo pás planas

5 4) Um processo fermentativo emprega um meio no qual não ocorre a união de bolhas de ar com facilidade. O biorreator empregado apresenta as características abaixo. O coeficiente de absorção de oxigênio para o caso é igual a 136 mmol O2 /L.h.atm. Calcule a potência necessária (em HP) para agitar o referido meio a uma frequência de 80 rpm (a) quando este não está sob aeração e (b) quando este está sob aeração. Características: D T = 54 cmD i = 18 cmH L = 54 cm Dados:φ = 0,6 vvm Fluido Newtoniano Turbina tipo pás planas


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