Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química


Determinação de parâmetros cinéticos



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3.3 Determinação de parâmetros cinéticos 

 

3.3.1 Determinação da concentração da biomassa 



 

A determinação da concentração celular realizada durante a quarta cultura foi 

obtida por gravimetria a partir de um volume conhecido de amostra (110 mL). A amostra 

foi filtrada em papel filtro pré-pesado seguido de secagem em estufa a 90

°

C até peso 



constante. 

 

3.3.2 Velocidade específica de crescimento 



 

A velocidade específica máxima de crescimento é calculada a partir do 

coeficiente angular da curva do logaritmo neperiano da biomassa com o tempo de acordo 

com a Equação (3.7): 

 

t

X

X

µ

+



=

)

ln(



)

ln(


0

                                                      (3.7) 

Onde: 

 

X = concentração de biomassa [g.L



-1

X



0

 = concentração inicial de biomassa [g.L

-1



µ



 = velocidade específica máxima de crescimento celular [d

-1



t = tempo [dia] 

 

3.3.3 Conversão de substrato em biomassa 



 

A conversão de substrato em biomassa é definida de acordo com a Equação 

(3.8): 

 

S



X

S

X



dM

dM

 



-

 

Y



=

                                                                   (3.8) 

 

 

 




CAPÍTULO 3 – MATERIAL E MÉTODOS  34

 

Onde: 



 

Y

x/s 



= fator de conversão de substrato em células [g.g

-1



M

= massa de células [g] 



M

= massa de álcool [g] 



 

Representando-se os dados em um gráfico M

X

 =f(M


S

), o coeficiente angular da 

tangente à curva em qualquer instante é -Y

x/s


Obteve-se também o fator de conversão de substrato em células médio, 

conforme apresentado na Equação (3.9): 

 

ST



XT

médio


S

X

M



M

  

Y



=

                                                                (3.9) 

 

Onde: 


 

Y

x/s médio 



= fator de conversão médio de substrato em células [g.g

-1



M

XT  


= massa total de células gerada no biorreator [g] 

M

ST 



= massa total de álcool [g] 

 

3.3.4 Conversão de substrato em produto 



 

A conversão de substrato em produto é definida de acordo com a Equação 

(3.10): 

 

S



P

S

P



dM

dM

 



-

 

Y



=

                                                              (3.10) 

 

Onde: 


 

Y

p/s



 = fator de conversão de substrato em produto [g.g

-1



M

= massa de ácido acético [g] 




CAPÍTULO 3 – MATERIAL E MÉTODOS  35

 

Representando-se os dados em um gráfico M



P

 =f(M


S

), o coeficiente angular da 

tangente à curva em qualquer instante é -Y

p/s


Obteve-se também o fator de conversão médio de substrato em produto

conforme apresentado na Equação (3.11): 

 

ST



PT

médio


S

P

M



M

  

Y



=

                                                                  (3.11) 

 

Onde: 


 

Y

p/s médio 



= fator de conversão médio de substrato em produto [g.g

-1



M

PT 


= massa total de ácido gerada no biorreator [g] 

 

3.3.5 Produtividade em ácido acético 



 

A produtividade em ácido acético é definida de acordo com a Equação (3.12): 

 

t

inicial



 

ác.


I

ác.


t

R

V



t x 

C

 x 



V

 

-



 

C

 x 



V

 

P



=

                                                 (3.12) 

 

Onde: 


 

V

t



 = volume de calda no biorreator no tempo t [L] 

V

I



 = volume inicial de calda no biorreator [L] 

C

ác. 



= concentração de ácido acético na cultura [g.L

-1



C

ác. inicial 

= concentração de ácido acético no início da cultura [g.L

-1



t = tempo de cultura [dia] 

P

R



 = produtividade em ácido acético [g.L

-1

.d



-1

 



A produtividade em cada instante, utilizada para avaliar a produtividade 

máxima é calculada conforme a Equação (3.13): 

 

dt

V)



 .

d(C


 

V

1



 

P

ác.



máx

 

R



=

                                                      (3.13) 




CAPÍTULO 3 – MATERIAL E MÉTODOS  36

 

Onde: 



 

P

R máx. 



= produtividade máxima em ácido acético [g.L

-1

.d



-1

V = volume de calda no biorreator (considerado constante nesse processo) [L] 



C

ác. 


= concentração de ácido acético [g.L

-1



 

3.3.6 Concentração equivalente de álcool adicionado 

 

A concentração equivalente de álcool adicionado é definida pela Equação 



(3.14): 

 

T



álcool

eq

V



M

 

C



=

                                                                    (3.14) 

Onde: 

 

C



eq

 = concentração equivalente de álcool adicionado [g.L

-1



M



álcool

 = massa total de álcool [g] 

V

T

 = volume total de calda no biorreator no momento da adição [L] 



 

A massa total de álcool é obtida de acordo com a Equação (3.15): 

 

álcool


etanol

álcool


V

 x 


 

M

 



ρ

=

                                                             (3.15) 



 

Onde: 


V

álcool


 = volume total de álcool [L] 

ρ

etanol



 = massa específica do etanol [g.L

-1



 

O volume total de álcool é obtido através da Equação (3.16): 

 

adicionado



álcool

V

 x 



0,94

 

 



V

=

                                                             (3.16) 



 

 

 




CAPÍTULO 3 – MATERIAL E MÉTODOS  37

 

Onde: 



 

V

adicionado



 = volume de álcool adicionado na cultura [L] 

 

3.3.7 Concentração de álcool inicial 



 

A concentração de álcool no início de cada cultura é definida de acordo com a 

Equação (3.17): 

 

etanol



0

ál.inicial

100


GL

 

C



ρ

=

                                                    (3.17) 



 

Onde: 


 

ºGL = grau Gay Lussac lido no alcoômetro 

C

ál. inicial 



= concentração de álcool inicial [g.L

-1



 

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