Cultivo de Saccharomyces cerevisiae em aerobiose, tendo com o substrato, glicose com concentração inicial S0= 28 g/L. O processo é realizad...

(a) A demanda de oxigênio pode ser calculada a partir da equação estequiométrica da respiração aeróbica da glicose, que é: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia Para cada mol de glicose consumido, são necessários 6 mols de oxigênio. Portanto, a demanda de oxigênio é igual a: Demanda de oxigênio = (consumo de glicose) x 6 O consumo de glicose pode ser calculado a partir da equação de balanço de massa para o tanque agitado e aerado em estado estacionário: D*S0 = D*S + Q*C Onde: D = taxa de diluição = 0,2 h^-1 S0 = concentração inicial de glicose = 28 g/L S = concentração de glicose no tanque em estado estacionário Q = vazão de entrada de meio de cultura C = concentração de glicose na corrente de entrada Como o consumo de glicose é completo, temos que S = 0 e C = S0. Substituindo na equação de balanço de massa, temos: D*S0 = Q*S0 Portanto, a vazão de entrada de meio de cultura é: Q = D = 0,2 h^-1 Assim, o consumo de glicose é: Consumo de glicose = Q*C = D*S0 = 5,6 g/L.h E a demanda de oxigênio é: Demanda de oxigênio = (consumo de glicose) x 6 = 33,6 mmol/L.h (b) A taxa volumétrica de transferência de oxigênio (kLa) pode ser calculada a partir da equação de transferência de massa para o oxigênio no tanque agitado e aerado em estado estacionário: kLa*(O2s - O2) = Q*(O2puro - O2) Onde: kLa = coeficiente global de transferência de massa de oxigênio O2s = concentração de oxigênio dissolvido no meio de cultura em equilíbrio com o ar (60% da saturação) O2 = concentração de oxigênio dissolvido no meio de cultura no tanque agitado e aerado em estado estacionário Q = vazão de entrada de meio de cultura O2puro = concentração de oxigênio dissolvido no ar puro (1,26 mmol/L) Substituindo os valores, temos: kLa*(0,6 - O2) = 0,2*(1,26 - O2) kLa*O2 + 0,2*O2 = 0,2*1,26 - 0,2*0,6 kLa*O2 = 0,228 O2 = 0,228/kLa A concentração de oxigênio dissolvido no meio de cultura é igual à demanda de oxigênio dividida pela taxa de transferência de massa de oxigênio: O2 = Demanda de oxigênio/kLa Substituindo os valores, temos: Demanda de oxigênio/kLa = 0,228 kLa = 33,6/0,228 kLa = 147,4 h^-1