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O que é um reator de fermentação?
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O que é um reator de fermentação?
Respondendo à questão central:O que é um reator fermentador, e como ele transforma microorganismos em bioquímicos valiosos?Um reator de fermentação é um recipiente estéril e gaseado que cultiva bactérias, leveduras ou células de mamíferos sob temperatura controlada (30-37oC), pH (5-7.5),e oxigénio dissolvido (DO acima de 30% de saturação)A agitação mecânica a 50-200 rpm com ar esparramado produz um coeficiente volumétrico de transferência de massa de 50-400 kLa por hora, mantendo densidades celulares superiores a 10^9 CFU/ml.As unidades industriais variam de 0.5 m3 de tanques piloto para 300 m3 de fermentação de produção, produzindo antibióticos, enzimas, cerveja e bioetanol a rendimentos de 80-95% de conversão de substrato.
Princípios de funcionamento dos reatores de fermentação
- **Aeração e controlo kLa:**Ar esparramado, sem óleo, mais os conjuntos de cisalhamento do impulsionador kLa (50-400 por hora); as sondas DO alimentam-se do fluxo de ar e da agitação para manter a respiração desimpedida.
- ** Operação estéril (SIP/CIP):**O vapor no local a 121-134 graus C durante 20-30 min esteriliza o recipiente; filtros estéreis (0,2 micrômetros) protegem o ar e o escape.
- ** Monitorização metabólica:**O pH, o DO, o O2/CO2 dos gases de escape (OUR/CPR) em linha e as bombas de alimentação implementam o controlo dos lotes de alimentação, evitando a inibição do substrato.
Principais tipos de reatores fermentadores
- ** Fermentador de tanque de mistura aerado:**Impelers Rushton ou HE-3 em aço inoxidável de 0,5-300 m3; cavalo de batalha para antibióticos, leveduras e proteínas unicelulares.
- ** Fermentador de elevação a ar:**Coluna de bolhas com tubo interno de tração; baixa cisalhagem de células vegetais e culturas de micélio com 50-150 kLa por hora.
- ** Biorreator de membrana / fibra oca:**Retenção contínua de células para culturas de mamíferos e perfusão que necessitem de um crescimento suave e de alta densidade.
Tipos de reatores de fermentação Matriz de comparação
| Tipo de fermentador | Agitação | Intervalo de escala | KLa / DO típico |
|---|---|---|---|
| Tanque de agitação | Mecânico Rushton/HE-3 | 0.5-300 m3 | kLa 100-400/h, DO> 30% |
| Elevação por ar | Pneumático (sem eixo) | 1 a 200 m3 | kLa 50-150/h, corte baixo |
| Fibras ocas | Perfusão, membrana | 00,01 a 10 m3 | Alta densidade celular, suave |
| Cama fixa | Embalado | 0.1-50 m3 | Células imobilizadas |
Perguntas Frequentes (FAQ)
P: O que é o kLa e por que é crítico?
R: kLa é o coeficiente volumétrico de transferência de massa que descreve a rapidez com que o oxigênio entra no líquido; kLa insuficiente mata as células, reduzindo a taxa de crescimento mu e o título do produto.
P: Como é mantido estéril um fermentador?
R: O vapor SIP esteriliza o recipiente e as linhas a 121-134 graus C, enquanto filtros hidrofóbicos ou HEPA de 0,2 micrômetros esterilizam o ar que entra e capturam o escape, evitando a contaminação.
P: O que é a fermentação de lote alimentado?
R: Os nutrientes são adicionados gradualmente, em vez de de uma só vez, evitando altas concentrações de substrato que inibem as células e aumentando o rendimento final para 80-95 por cento.
P: Que fermentador é mais adequado para células sensíveis ao cisalhamento?
R: Biorreatores de elevação a ar e de fibras ocas proporcionam misturas de baixa cisalhagem, impulsionadas por bolhas ou baseadas em membranas ideais para células de mamíferos e plantas.
