COMPARAÇÃO DOS PROCESSOS DE BATELADA E BATELADA ALIMENTADA NA HIDRÓLIS ENZIMÁTICA DE AMIDO

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É notório pelas Tabelas 1 e 2, que o comportamento das variáveis do processo fermentativo como o consumo do substrato, a formação do produto, e concentração de células fermentativas se diferem nos dois processos. Essa diferença de comportamento podem ser observadas nas Figuras 1,2 e 3.

[pic 7]

Figura 1. Comportamento do consumo de substrato em um processo fermentativo de um produto genérico pelos métodos de batelada e batelada alimentada.

Ambos os métodos começam com a mesma concentração de substrato, e é fácil perceber que o processo fermentativo em batelada consome o substrato mais rapidamente que o processo fermentativo em batelada alimentada, onde este possui picos de maior consumo do substrato e menor consumo do substrato, com que faz que o substrato não seja consumido totalmente, o que ocorreu no processo fermentativo por batelada.

[pic 8]

Figura 2. Comportamento da concentração de células em um processo fermentativo de um produto genérico pelos métodos de batelada e batelada alimentada.

A concentração inicial de células fermentativas em ambos os processos é a mesma, porém com o passar do tempo e notório que sua multiplicação é muito superior no processo fermentativo de batelada alimentada. O processo fermentativo de batelada, ele possui uma cinética bastante prevista, que é a multiplicação celular mais linear, e depois o declínio mais brando. Diferentemente do processo fermentativo de batelada alimentada, que sua ascensão foi aguda até formação de um pico máximo de crescimento celular, depois um declínio e novamente volta o crescimento celular de uma forma mais branda.

Esse fato pode ser explicado devido à alimentação do processo, onde esta se inicia no tempo 7 horas e foi até o tempo de 17 horas, com a adição contínua de hora em hora de 0,5mL/min de substrato a uma concentração de 200g/L.

[pic 9]

Figura 3. Comportamento da formação de produto em um processo fermentativo de um produto genérico pelos métodos de batelada e batelada

Analogamente as outras variáveis nos primeiros tempos de fermentação a concentração de produto é a mesma, porém no processo fermentativo por batelada a formação do produto é muito mais rápida que a do processo fermentativo por batelada alimentada. O processo fermentativo por batelada alimentada ocorre à formação de produto mais lenta, porém seu pico de formação de produto é maior que o processo fermentativo por batelada. O declínio de formação do produto ocorre analogamente à fase inicial de formação do produto, onde no processo fermentativo por batelada o declínio é muito mais intenso que no processo fermentativo por batelada alimentada.

O processo descontínuo ou batelada simples apresenta como vantagem a segurança quando se tem problemas de manutenção e de assepsia, pois ao final de cada batelada o reator deve ser esterilizado juntamente com o novo meio de cultura, recebendo um novo inoculo que deverá ser submetido a todos os controles necessários para assegurar a presença única do microrganismo desejado para o processo (Schmidell e Facciotti, 2001). Além de menores riscos de contaminação, este processo apresenta grande flexibilidade de operação, devido ao fato de poder utilizar os fermentadores para a fabricação de diferentes produtos e melhor condição de controle com relação à estabilidade genética do microrganismo.

Como desvantagem a fermentação descontínua pode apresentar baixos rendimentos e produtividades, quando o substrato adicionado de uma só vez no início da fermentação exerce efeitos de inibição, repressão ou desvia o metabolismo celular a produtos que não interessam (Carvalho e Sato, 2001a). O processo em batelada é muito utilizado como base para as comparações de eficiências atingidas com relação aos outros processos, mas a sua baixa eficiência estimula o surgimento de formas alternativas (Schmidell e Facciotti, 2001).

Um dos objetivos da modelagem matemática e simulação, como ferramenta do desenvolvimento tecnológico de processos fermentativos, são prever o comportamento dinâmico e estacionário do processo, inclusive em condições não testadas empiricamente, possibilitando a determinação das condições operacionais economicamente ótimas do sistema, auxiliando no projeto e ajuste de algoritmos de controle, no qual o modelo matemático formulado passa a ser parte integrante do mesmo (BORZANI et al., 2001).

Desta forma foi feita a modelagem matemática para o processo fermentativo de um produto genérico por batelada alimentada. Os dados podem ser melhor observados na Tabela 3.

Tabela 3. Modelos Matemáticos para o consumo de substrato, concentração de células, e formação de produto.

ds/dt = Q(So-S1)- (1/yx/s). µx. X

dx/dt = ( µx - Q). X

dp/dt = ( µp . X) - (Q.P)

0

0

-4

0,05

0

-4

3,2

0

-4

3

40

-1

3

10

-9

3

10

-3

12

15

6,959459459

-8,162162162

63,86486486

-5,048257373

0,831099196

8,793565684

-6

0,824468085

38,48404255

-

0,817941953

67,94195251