Reatores com células imobilizadas

7/31/2019 Reatores com clulas imobilizadas

1/30

Reatores com Clulas

Imobilizadas

Faculdade de AracruzCurso de Engenharia Qumica

Engenharia Bioqumica

Prof. Moyss Ost Damm Martins

Denise de Freitas

Gustavo Lauff

Las Bertelli

Leonardo Helmer

Suellen de Oliveira


2/30

Introduo

O que imobilizao? A imobilizao pode ser definida como o movimento no

independente das clulas ou enzimas na parte aquosa do

sistema, por estarem alojadas dentro ou na superfcie doagente imobilizador;

Fixao de enzimas ou clulas vivas em um ambiente, de

maneira que sua atividade cataltica no seja afetadanegativamente;

Confinamento numa regio particular de um biorreator.


3/30

Uma ou algumas das enzimas, contidas nasclulas.

No existncia de coenzimas (ATP, NADH);

No existncia de vias anablicas na replicaocelular.

Tipos de ProcessosFermentativos


4/30

Tipos de ProcessosFermentativos

Necessidade de se manter a viabilidade celular

Passos de transformaes;

Regenerao de coenzimas;

Presena de cadeia respiratria;

Vias metablicas geradoras de intermedirios.


5/30

Vantagens

Uso em processo contnuo;

Aumento da estabilidade;

Reaproveitamento do material biolgico ;

Maiores velocidades de processamento;

Eliminao de problemticos reciclos externos de clulas;

Maior fator de converso de substrato em produto desejado;

Utilizao de projetos de biorreatores mais adequados cintica do

sistema;

Maior proteo ao sistema biolgico (estresse ambiental).


6/30

MTODOS DE IMOBILIZAO


7/30


Caractersticas do suporte:

No toxidez s clulas

Alta capacidade de reteno

Resistente ao ataque qumico e microbiano

Pouca sensibilidade s possveis solicitaes

mecnicas

Alta difusividade de substratos e produtos


8/30


Adsoro

Interaes eletrostticas

Ligaes inicas Ligaes covalentes parciais

Suportes:

Polmerossintticos

InorgnicosAlumina, slica,

vidro.

Poliacrilamida,poliestireno.


9/30


Como funciona?

Efetua-se por simples mistura da clula com o suporte,nas condies de pH e fora inica adequados, emseguida lava-se a clula que no ficou ligada.


10/30

Vantagens:

Procedimento extremamente simples e de baixo custo

Ligao ocorre por simples exposio e as condiesso brandas

Desvantagens:

As clulas so altamente dependentes de pH,solventes, substrato e temperatura.

Mtodos de Imobilizao


11/30


Ligao covalente

A clula ligada ao suporte mediante ligaesqumicas covalentes.

Esferas de vidro

Reagente -aminopropil- trietoxisilano

Glutaraldedo Carbonila

Aminas


12/30


Envolvimento:

Suportes:

gar

K- carragenana

Alginato

Pectina


13/30


Envolvimento:

Agitadormagntico

CaCl2 ou KCl entre0,05 e 0,5M

Clula-polmero

Partculas com

clulas imobilizadas


14/30

TIPOS DE BIORREATORESEMPREGADOS


15/30

Leito Fixo

Movimentao praticamente inexistente.

Leito FixoVertical

Leito FixoHorinzontal

Leito FixoFluxo Paralelo


16/30

Leito Fluidizado

Movimentao intensa das partculas, sendo que afluidizao do leito pode ser feita por:

Injeo dear

Reciclo doefluente

Agitaomecnica


17/30

ASPECTOS RELATIVOS AOTRANSPORTE DE MASSA


18/30

EFEITOS DIFUSIVOS

DifusoInterparticular

DifusoIntraparticular

Aspectos relativos ao Transporte de

Massa


19/30

Resistncia: surge devido ao filme de fluido que se forma ao redor das

partculas.

Kx : Coeficiente de transferncia de massa (mol/m2s)

Sh = Kx.D/c.Ds (1)Re=D.v./ (2)

Sc = /. Ds (3)

Sh = a. Ren. b. Scm (4)

D= dimetro da partcula (m); v= velocidade do fluido (m/s); = viscosidade (Kg/m.s) = densidade do fluido (kg/m3); Ds= difusividade do substrato (m

3/s) c= concentrao molar (mol/m3)

a, b, n, m = constantes da equao

Aspectos relativos ao Transporte de Massa:

Difuso Interparticular


20/30

Resistncia: Surge devido ao transporte condutivo atravs das partculas.

Ns = -Def (dS/ dR) (mol/m2s) (5)

Onde:

Def= difusividade efetiva de S atravs da partcula (m2

/s) dS/dR= gradiente de concentrao de S

CSTR: aumento da agitao;

PFR: aumento do fluxo de substrato.

Aspectos quanto ao Transporte de Massa:

Difuso Intraparticular

EFEITOS DEDIFUSO EXTERNA

TRANSPORTE DEMASSA

MINIMIZAO


21/30

Aspectos quanto ao Transporte de Massa

A eficincia (E) de uma partcula dada por:

E= rp / rmx (6)

Onde:

rp

= velocidade real de reao;

rmx= velocidade reacional mxima.


22/30

PROCESSOS QUE UTILIZAMCLULAS IMOBILIZADAS


23/30

EXEMPLOS DE ALGUNSPROCESSOS

PRODUO DE ETANOL

PRODUO DE ANTIBITICOS

TRATAMENTO DE RESDUOS

PRODUO DE METABLICOS

MICROORGANISMOS GENETICAMENTEMODIFICADOS


24/30

PRODUO DE ETANOL







25/30

PRODUO DE ETANOL

Melao

Alginato e esteridesLevedur

a

gua

Ar

Caldo para

destilaria


26/30

PRODUO DE ETANOL







27/30

EXERCCIO


28/30


29/30

Resoluo

Dados:rp = 0,06 mol/l.h

rmx = 0,25 mol/l.h

Eficincia:E= rp / rmx

Logo:E= 0,06/ 0,25

E= 0,24 = 24%


30/30

Agradecemos sua ateno!

Reatores com células imobilizadas

Documents

Transcript of Reatores com células imobilizadas