Agitação e Aeração

Question 1

Qual a importância da transferência de oxigênio para os processos biotecnológicos?

Answer 1

Os processos fermentativos envolvendo o cultivo de células aeróbias ou aeróbias facultativas, visando a produção de produtos como antibióticos, enzimas, vitaminas, fermentos ou ainda para a realização do tratamento biológico de águas residuárias, têm todos o aspecto comum de exigirem um adequado dimensionamento do sistema de transferência de oxigênio, ou seja, da operação de dissolução do oxigênio contido na fase gasosa (normalmente o ar, ou ar enriquecido com oxigênio) para a fase líquida, de onde o microrganismo irá consumir este oxigênio para a respiração.

Question 2

Qual o conceito de agitação e aeração?

Answer 2

Agitação e aeração são operações que visam transferir oxigênio para um meio líquido continuamente, de forma a garantir o seu suprimento para células que realizam uma fermentação aeróbia (o que corresponde à maioria dos casos), ou seja, o oxigênio na fase gasosa pelo processo de dissolução para que atinja o oxigênio na fase líquida.

Question 3

Comente sobre a importância da temperatura na solubilidade do oxigênio.

Answer 3

A concentração de oxigênio dissolvido diminui com o aumento da temperatura, assim como diminui com o aumento da concentração de um sal dissolvido.

Question 4

Que ações podem ser realizadas para aumentar a concentração de saturação de oxigênio?

Answer 4

Visando aumentar a concentração de saturação:
Trabalhar com temperaturas mais baixas (inviável)
Trabalhar com pressões parciais mais elevadas (viável, porém com cautela pois o oxigênio pode ser tóxico para as células)
Espécies químicas dissolvidas no líquido diminuem a concentração de saturação e o meio de fermentação apresenta muitas substâncias dissolvidas.
Além disso, a composição do meio muda constantemente em função do consumo do substrato e da liberação de produtos.

Question 5

Descreva os principais sistemas (reatores) disponíveis para a transferência de oxigênio
e enumere suas principais características.

Answer 5

Sistemas diversos para a transferência de oxigênio em biorreatores. (I) bandeja ou lagoa; (2) reator de leito fixo; (3) coluna de bolhas; (4) “air-lift” ; (5) tanque agitado e aerado; (6) “draught-tube”.

Question 6

Explique a importância da presença das chicanas nos sistemas de transferência de
oxigênio.

Answer 6

A colocação de chicanas, quebra-vórtice ou "baffles" em fermentadores agitados mecanicamente é fundamental, para aumentar a turbulência e, por conseguinte, uma melhor oxigenação do meio.
As paredes ( horizontais ou verticais) montadas no interior do reservatório cuja funções são:
- Evitar turbulência do fluido no tanque
- Permitir o assentamento de materiais insolúveis
-Auxiliar na dissipação do calor.

Question 7

Enumere as principais “resistências” observadas em relação à dissolução e ao consumo
de oxigênio.

Answer 7

1) Resistência devido à película estagnada de gás
2) Resistência devido à interface gás-líquido
3) Resistência devido à película estagnada de líquido
4) Resistência devido à difusão no líquido
5) Resistência devido à película estagnada de líquido em torno da célula
6) Resistência da membrana celular
7) Resistência devido à difusão no citoplasma
8) Resistência relacionada à velocidade das reações de consumo de oxigênio.

Question 8

Quais são as principais resistências de transferência de oxigênio quanto ao consumo,
ao fornecimento e ao sistema?

Answer 8

• Com relação ao fornecimento, a resistência relevante é associada à película estagnada de líquido em torno da bolha de ar.
• Com relação ao consumo, a resistência mais significativa é a velocidade da reação de respiração.
• Um sistema adequado de transferência de oxigênio é o que permite uma eficiente dissolução do oxigênio no meio líquido.