Cin

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Cinética de processos fermentativos

• Variação das concentrações de um ou mais
  componentes do sistema, em função do tempo de
  fermentação.
• (Conclusões empregando apenas valores iniciais e
  finais não constituem estudo cinético, e têm
  pouco valor para o desenvolvimento de um
  processo.)
• Componentes células (ou biomassa), produtos do
  metabolismo, nutrientes ou substratos.
• Os valores experimentais, representados em função
  do tempo, permitem traçar curvas de ajuste.

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Considerações

• Para o estudo cinético, escolhe-se o produto de
  interesse econômico, e quanto aos substratos,
  adota-se o substrato limitante
• O estudo cinético é fundamental para a
  transposição de escala
• O estudo cinético possibilita a comparação entre
  diferentes condições de cultivo, empregando-se os
  parâmetros envolvidos
• O(s) critério(s) de comparação deve(m) ser
  escolhido(s) de acordo com sua importância para o
  processo em estudo.

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• A determinação da concentração celular no meio
  constitui uma das dificuldades para um estudo
  cinético preciso, mesmo em meio aquoso e cultura
  pura.
• Em processos com cultura mista e sólidos em
  suspensão, o problema é ainda maior.
• Outros casos células floculantes ou
  filamentosas, células imobilizadas em suportes
  inertes ou biodegradáveis e células em meio
  sólido.
• Substrato parcialmente insolúvel ou substrato em
  meio sólido (dificuldade de dosagem).

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Tipos de processos fermentativos

• Quanto à forma de condução do processo
• Descontínuo
• Descontínuo alimentado
• Contínuo
• Semi-contínuo
• (e suas variações)
• Quanto ao tipo de crescimento do microrganismo
• Submerso
• Em superfície

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• Quanto ao fornecimento de oxigênio
• Aeróbio
• Anaeróbio
• Quanto ao estado físico do meio
• Em meio líquido
• Em meio sólido

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Parâmetros estequiométricos relacionados com a
cinética de crescimento

• Fator de conversão de substrato em células

Lembrar que o substrato consumido tem vários
destinos
?S ?Sbiomassa ?Sproduto ?Senergia cresc.
?Senergia manut.
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• Fator de conversão de oxigênio em células

• Fator de conversão de substrato em produto

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• Coeficiente de manutenção celular

Alguns valores típicos Para crescimento de
bactérias e leveduras (maioria) em meio aeróbio
com glicose YX/S 0,4 a 0,6 g/g e
YX/O2 0,9 a 1,4 g/g Substrato metano YX/S
0,6 a 1,0 g/g e YX/O2 0,2 g/g
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Para crescimento em meio anaeróbio, estes valores
são substancialmente menores.
Crescimento aeróbio e anaeróbio de Streptococcus
faecalis em meio contendo glicose como substrato.
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Uma cepa de fungo filamentoso foi crescida em
cultivo descontínuo em meio contendo glicose como
substrato, obtendo-se os dados da tabela abaixo.
Tempo (h) Conc. Celular (g/L) Conc. Glicose (g/L)
0 1,25 100,0
9 2,45 97,0
16 5,1 90,4
23 10,5 76,9
30 22,0 48,1
34 33,0 20,6
36 37,5 9,38
40 41,0 0,63

1. Calcule a velocidade específica de crescimento
   máxima.
2. Calcule o fator de conversão de substrato em
   células aparente.
3. Se a concentração inicial de substrato fosse 150
   g/L, qual seria a concentração celular máxima
   esperada (para o mesmo Xo)?

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Efeito das condições de cultivo sobre a cinética
de crescimento

• Temperatura
• Velocidade de crescimento duplica a cada 10 oC
  até a temperatura ótima
• Acima da temperatura ótima a velocidade decresce,
  podendo haver morte celular

µR e kd variam com a temperatura de acordo com
a equação de Arrhenius.
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O coeficiente de manutenção aumenta com o aumento
da temperatura em valores acima da temperatura
ótima. Assim, o fator de conversão YX/S diminui.
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pH