Engenharia Bioquímica - Exercícios Resolvidos - Reatores Enzimáticos - EQM

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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA 
 UNIDADE TECNOLÓGICA 
 CURSO: ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
DISCIPLINA: Engenharia Bioquímica 
PROFESSOR: MSc. Alessandro de Oliveira Limas 
Lista de exercícios – 1 (Unidade 3) 
 
Reatores enzimáticos. 
1 – Calcule o tempo necessário para a conversão de 99% de uréia em amônia e dióxido 
de carbono em um reator em batelada de 0,5 dm³. A concentração inicial da uréia é de 
0,1 mol/dm³ e a concentração de uréase é igual a 0,001 g/dm³. A reação é conduzida de 
forma isotérmica. Num experimento anterior foram determinados Km e Vmax a 5g/dm³ 
de uréase (0,0266 mol/dm³ e 1,33 mol/dm³.s, respectivamente). (Vmax = k2 . E0; 
Vmax´ = (E0´/E0). Vmax). Resposta: 14 minutos. 
Tabela 1. Dados do experimento anterior. 
S v 
0,2 -1,08 
0,02 -0,55 
0,01 -0,38 
0,005 -0,2 
0,002 -0,09 
 mol/dm³ mol/dm³.s 
 
2 – O estudo cinético realizado em laboratório, mostrou que a hidrólise da maltose pela 
glucoamilase segue uma lei de Michaelis-Menten, com as seguintes constantes 
cinéticas: Vmax = 10 mol de maltose / min . mg de glucoamilase; Km = 35 mmol de 
maltose/L. 
Pretende-se construir um reator contínuo 1,0 L/min de maltose com hidrólise de 95%. 
Se adicionarmos na vazão de alimentação 2,0 g/L de glucoamilase, compare os volumes 
de reator tubular (PFR) e agitado (CSTR) para a obtenção da mesma conversão. 
Determinar os volumes correspondentes de reator, levando em conta a inibição de 
glucoamilase pela glicose, sendo a constante de inibição igual a 10 mmol de glicose /L. 
Respostas: Sem inibição: CSTR: V=80,75L; PFR: V=52,7 L. 
Com inibição: CSTR: V=6400L; PFR: V=1338,7L. 
3 – Compare para uma mesma reação enzimática, os graus de conversão de um reator 
CSTR e um reator PFR, considerando uma reação de primeira ordem, e o mesmo tempo 
de residência nos reatores. 
Respostas: CSTR: X=0,5 ou 50%; PFR: X=0,63 ou 63%. Maior conversão para o 
PFR. 
4 – Uma reação catalisada por uma enzima imobilizada no interior de partículas 
porosas. Utiliza-se uma coluna recheada destas partículas para determinar a cinética da 
reação enzimática. A uma vazão de 140 cm³/h, no estado estacionário, determina-se o 
grau de conversão X do substrato na saída do reator, diferentes concentrações na entrada 
do mesmo. Mostrar que a cinética é Michaeliana e determinar os parâmetros 
correspondentes. 
So = entrada 1,0 mM 3,0 mM 10,0 mM 15,0 mM 25 mM 
X = conversão 0,52 0,45 0,26 0,19 0,13 
 
 Respostas: 
1. V = 0,5 dm³ 
Conversão = X = 99% (NH3 e CO2) = 0,99 
S0 = 0,1 mol/dm³ 
E = 0,001 g/dm³ 
Reação isotérmica 
Eq. Reatores enzimáticos em batelada para o cálculo do tempo de conversão. 
 
 
 
 
 
( )
 
 
 
 
Km e Vmax foram determinados pelo Método Gráfico de Linerweaver-Burk, num 
experimento anterior, para a concentração de uréase a 5 g/dm³: 
Km = 0,0266 mol/dm³ 
Vmax = 1,33 mol/dm³.s 
Condições atuais para o reator descontínuo: 
E = 0,001 g/dm³ 
Vmax = Et . k2 
Novo valor de Vmax (podemos chamar de Vmax´) = Et´/Et . Vmax 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Km = 0,0266 mol/dm³ e X = 0,99