Efeito de vectores de oxigénio em diferentes culturas microbianas. Validação de correlações empíricas para a transferência de massa de oxigénio em sistemas biológicos com comportamento não-Newtoniano

Santos, Marisa Andreia Viegas

http://hdl.handle.net/10400.1/10582

Use this identifier to reference this record.

Name:	Description:	Size:	Format:
Dissertação final_MS_2011.pdf		1.7 MB	Adobe PDF	Download

Send Feedback

Authors

Santos, Marisa Andreia Viegas

Advisor(s)

Raposo, Sara

Abstract(s)

A transferência de massa de oxigénio é um problema crítico que afecta as fermentações biológicas e a sua eficiência em reactor mecanicamente agitado (STR). Este problema pode ser minimizado aumentando a agitação, e o arejamento da cultura, a pressão parcial dentro do vaso, ou usando correntes de oxigénio puro no arejamento. No entanto, estas estratégias podem provocar efeitos negativos nas culturas, devido ao elevado stress hidrodinâmico e turbulência a que estas são expostas. Em alternativa têm sido usados vectores de oxigénio para reduzir este problema. Estes são líquidos imiscíveis em água, nos quais o oxigénio apresenta uma solubilidade 15 a 20 vezes superior. Neste trabalho estudou-se o efeito de quatro vectores, n-dodecano, perfluorodecalina, óleo de soja e óleo de silicone (polidimetilsiloxano), no crescimento e produção de metabolitos celulares, em diferentes tipos de culturas. Foram usadas culturas da bactéria Xanthomonas campestris, das leveduras Saccharomyces cerevisiae e Rhodosporidium toruloides, e de células vegetais de Cynara cardunculus. Ensaios realizados em Erlenmeyer, permitiram seleccionar o n-dodecano a 1.0 % (v/v) como sendo o vector que apresentou resultados mais promissores. A cultura bacteriana de X. campestris crescida em STR na presença de n-dodecano a 1.0 % (v/v) apresentou um aumento na produção do metabolito celular goma de xantano. O mesmo se passando com a cultura da levedura R. toruloides, em que se observou um incremento de 26.0 % em teor de lípidos, relativamente à cultura crescida na ausência do vector. A presença de n-dodecano contribuiu para o aumento da transferência de oxigénio no seio da cultura, permitindo o acesso deste gás às células mais facilmente, visível pela quantificação do coeficiente volumétrico de transferência de massa de oxigénio (KLa). Neste trabalho procedeu-se ainda à aplicação em sistemas biológicos, de diferentes correlações empíricas, para determinação analítica do KLa. As correlações testadas foram as propostas por Cooper et al. (1944), Ryu e Humphrey (1972), Ryu e Humphrey (1972) modificada e Garcia-Ochoa e Gomez (1998). As culturas da bactéria X. campestris e da levedura R. toruloides, validaram algumas das correlações testadas, permitindo estimar e prever os valores de KLa para estas culturas. Contudo, a aplicação das correlações aos diferentes sistemas biológicos, com características reológicas diferentes, demonstra que estas propriedades intrínsecas da cultura influenciam fortemente a transferência de massa de oxigénio, limitando o sucesso da aplicação das correlações.