Aula 8 Escalonamento de Processos Fermentativos - Resumo

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Resumo sobre Escalonamento de Processos Fermentativos O escalonamento de processos fermentativos é um aspecto crucial na biotecnologia, onde a transição de experimentos laboratoriais para produção em larga escala é realizada. Tradicionalmente, esse desenvolvimento ocorre em três etapas: escala de bancada , escala piloto e escala industrial . Cada uma dessas etapas possui características e objetivos específicos que são fundamentais para garantir a viabilidade e eficiência do processo fermentativo. A escala de bancada é a fase inicial, onde se busca flexibilidade e menor custo, permitindo a coleta de dados detalhados sobre o processo, seleção de microrganismos e desenvolvimento de meios de cultura adequados. A escala piloto, por sua vez, é mais onerosa e visa testar critérios de ampliação de escala, mantendo constantes variáveis importantes, enquanto a escala industrial foca na produção em alta escala, buscando replicar as condições que garantiram um desempenho satisfatório nas etapas anteriores. Um dos principais desafios do escalonamento é a impossibilidade de reproduzir exatamente as mesmas condições físicas de um reator menor em um biorreator de tamanho industrial. Isso se deve a três fenômenos principais: termodinâmico , cinético e de transporte . Os fenômenos termodinâmicos e cinéticos são independentes da escala, mas o fenômeno de transporte é altamente dependente do tamanho do reator. Os processos de transporte, que incluem convecção e condução, são essenciais para a mistura e transferência de massa e calor, e os tempos necessários para que esses mecanismos ocorram aumentam com o tamanho do biorreator. Portanto, a ampliação de escala requer uma análise cuidadosa para evitar problemas que possam comprometer a eficiência do processo. Na prática, a ampliação de escala envolve a seleção de critérios que garantam a semelhança geométrica e a manutenção de condições operacionais adequadas. Entre os critérios mais relevantes estão a constância da potência por unidade de volume de meio (P/V), o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa), a velocidade na extremidade do impelidor, o tempo de mistura e a pressão parcial de oxigênio dissolvido. Esses critérios são fundamentais para garantir que o desempenho do processo em escala maior seja o mais próximo possível do observado em escala menor. Por exemplo, em bioprocessos que demandam alta transferência de oxigênio, como na produção de antibióticos, o kLa se torna um critério ideal para a ampliação de escala, assegurando que a eficiência do processo seja mantida. Destaques O escalonamento de processos fermentativos ocorre em três etapas: bancada, piloto e industrial. A transição entre escalas apresenta desafios, especialmente na reprodução de condições físicas. Fenômenos termodinâmicos, cinéticos e de transporte influenciam a eficiência do escalonamento. Critérios como P/V e kLa são essenciais para garantir a eficácia na ampliação de escala. A fase de escalonamento é um gargalo para a inovação tecnológica no setor de biotecnologia no Brasil.