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Estudo da fluidodinâmica computacional (CFD) multifásico da etapa de propagação de microrganismos em biorreator STR para obtenção de cultivo de alta densidade

Processo: 19/06377-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de maio de 2019
Vigência (Término): 30 de abril de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química
Pesquisador responsável:José Luís de Paiva
Beneficiário:André Martins Berger Peralta
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo, SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:17/50343-2 - Plano de desenvolvimento institucional na área de transformação digital: manufatura avançada e cidades inteligentes e sustentáveis (PDIp), AP.PDIP
Assunto(s):Fluidodinâmica computacional   Modelagem computacional   Escoamento multifásico   Reatores biológicos

Resumo

Propõe-se o estudo de um modelo computacional para simulação do desempenho de biorreatores - tanques agitados e aerados - em cultivo de alta densidade celular. Este projeto de pesquisa está inserido na área de Modelagem de Processos Bio-físico-químicos do "Plano de Desenvolvimento Institucional (PDIP) do IPT na Área de Transformação Digital: Manufatura Avançada e Cidades Inteligentes e Sustentáveis" (Processo Fapesp 17/50343-2). A validação do modelo será feita a partir de dados da literatura e de resultados experimentais obtidos na unidade piloto do LBI - Laboratório de Biotecnologia Industrial - do Núcleo de Bionanomanufatura do IPT. Pretende-se implementar um modelo de escoamento multifásico aplicado à etapa de propagação de microrganismos em biorreator STR para obtenção de cultivo de alta densidade. Os modelos serão implementados via código ANSYS-CFX e devem considerar os balanços de massa e de quantidade de movimento das fases líquida e gás e modelo de transferência de massa. Serão investigadas diferentes condições operacionais: capacidade do biorreator, tipo de agitador, velocidade de rotação e vazão de gás e o impacto no desempenho do reator para o sistema em estudo. Desta forma, tem-se a redução do número de ensaios em laboratório e consequentemente os custos decorrentes. O domínio destas ferramentas proporcionará a análise dos procedimentos usuais de scale-up de biorreatores e o estabelecimento de novos critérios e procedimentos para projeto de biorreatores em escala industrial. (AU)