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Sistema reacional pneumático de bancada e uso do mesmo

Processo: 06/04399-1
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa de Apoio à Propriedade Intelectual (PAPI/Nuplitec)
Vigência: 01 de novembro de 2006 - 31 de outubro de 2007
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Operações Industriais e Equipamentos para Engenharia Química
Pesquisador responsável:Alberto Colli Badino Junior
Beneficiário:Alberto Colli Badino Junior
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:03/11722-5 - Produção de ácido clavulânico em biorreatores convencional e airlift, AP.R
Assunto(s):Reatores biológicos  Bioprodutos  Máquinas pneumáticas  Patentes 

Resumo

Muitas pesquisas no ramo acadêmico e industrial envolvendo a síntese de bioprodutos comerciais como enzimas, vitaminas, ácidos orgânicos e antibióticos, por fungos ou bactérias, empregam biorreatores convencionais tipo tanque agitado, equipamentos que apesar de garantirem adequada transferência de O2, em determinadas condições cultivo geram um ambiente hostil aos microrganismos, além de apresentarem alto custo de operação. Tais razões têm levado nos últimos anos a uma busca por novas alternativas de biorreatores, entre os quais se incluem os pneumáticos como os tipo torre ou coluna de bolhas e o tipo airlift. Ainda, no Brasil, biorreatores convencionais tipo tanque agitado empregados nessas pesquisas são tradicionalmente importados e de alto custo, devido à inexistência de equipamentos nacionais de qualidade que atendam á demanda desse setor. Face à esta realidade, a presente proposta solicita recursos para o registro do invento ou modelo de utilidade de um sistema reacional pneumático múltiplo e versátil que comporta numa mesma estrutura três modelos de biorreatores, a saber, coluna de bolhas ou torre, airlift de cilindros concêntricos e airlift tipo 'split', excludentemente. Ainda, num mesmo console, munido de banho termostatizado duplo, de analisadores de pH e oxigênio dissolvido, rotâmetro ou fluxômetro de massa e sistema de bombas peristálticas para operações contínuas e semicontínua e controles de pH e de espuma dos biorreatores; o sistema permite operar com três diferentes escalas de bancada geometricamente semelhantes de 2, 5 e 10 L, respectivamente. O sistema reacional tem geometria cilíndrica e não apresenta partes móveis como agitadores com eixo e impelidores. A metade superior do reator é confeccionada em vidro borossilicato para propiciar visualização do meio reacional. A metade inferior encamisada, tampo superior, cilindro interno (reator airlift de cilindros concêntricos), placa plana vertical (reator airlift tipo 'split'), aspersores e condensador, amostrador e demais partes são construídas em aço inoxidável 316L. A temperatura é controlada eficientemente através da passagem de água, proveniente de banho termostatizado, através da camisa d´água da metade inferior do sistema ou de tubo interno oco ou de placa vertical oca. O reator apresenta também um condensador tipo casco e tubos, com número suficiente de tubos que assegura uma eficiente retenção de água no sistema durante a operação. Concentração de oxigênio dissolvido (OD) e pH são medidos por sondas esterilizáveis instaladas no tampo do reator, acopladas a medidores/transmissores comercialmente disponíveis. A base (metade inferior encamisada), a metade superior em vidro borossilicato, o tampo superior com acessórios e o condensador são partes comuns nos três modelos de biorreatores. A característica relevante é o fato do sistema reacional ser versátil, robusto, de simples construção e operação, de baixo custo de manutenção, bem como compreender três diferentes tipos de biorreatores, onde a conversão de um modelo de biorreator em outro se dá pelo simples acoplamento de peças e aspersores na estrutura padrão (básica). Ainda, um mesmo console permite três diferentes escalas comerciais de biorreatores de bancada, a saber: 2, 5 e 10 L, totalizando nove diferentes tipos/escalas de biorreatores numa mesma unidade reacional. Tal versatilidade do sistema permite a execução de processos com as mais diferentes características, incluindo processos em batelada, contínuos e semicontínuos (com variação de volume do meio reacional). A segunda característica do sistema são as altas capacidades de transferência de oxigênio dos biorreatores propostos, fruto da definição de relações geométricas em conjunto com tipos específicos de aspersores geram bolhas com tamanhos adequados e, nos casos dos modelos com circulação, minimizam a perda de carga no escoamento da fase líquida, obtendo-se alta velocidade de circulação e, com isso, alta transferência de oxigênio. (AU)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa

SISTEMA REACIONAL PNEUMÁTICO E USO DO MESMO PI0701608‐5 - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR) . Alberto Colli Badino Junior; Carlos Osamu Hokka; Marcel Otavio Cerri - 11 de abril de 2007