Aula 13 e 14 - Calibração de eletrodos e transferência de gases

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Calibração de eletrodos 
em um Biorreator 
Prof. Dr. Marcelo Fossa da Paz 
A – Eletrodos de pH. 
Método 1: 
 
Calibração “off loco” 
 
O eletrodo é calibrado fora do Biorreator 
com o cabo ligado ao painel de controle. 
São utilizadas soluções tampão padrão 
dentro da faixa de pH de trabalho para o 
processo em questão podendo se utilizar 
pH .0 e 7.0 ou 9.0 e 7.0. 
 
Esse mecanismo de calibração é usado 
para eletrodos não esterilizáveis e não 
apresenta erro. 
Filme calibração de eletrodo 
A – Eletrodos de pH. 
Método 2: 
 
Calibração “in loco” (correção do eletrodo) 
 
O painel de controle é calibrado “off loco” com o eletrodo 
idêntico ao utilizado no Biorreator (ou o mesmo) antes da 
esterilização registrando-se zero no pH 7.0. Após a 
esterilização da dorna uma amostra é retirada do biorreator e o 
pH medido num potenciômetro de bancada previamente 
esterilizado e registrado o pH no painel do biorreator na 
posição “set”. Esse método apresenta um pequeno erro por 
causa das alterações do fluído do eletrodo durante o processo 
de autoclavagem. 
 
CALIBRAÇÃO DE ELETRODO DE OXIGÊNIO 
• Fatores que influenciam na dissolução de O2: 
 
• 1 - Salinidade; 
 
• 2 – Pressão parcial do Gás; 
 
• 3 – Temperatura; 
 
• 4 – Superfície de contato. 
CALIBRAÇÃO DE ELETRODO DE OXIGÊNIO 
• Método de saturação de gases: 
 
• Para a posição 100% de Oxigênio Dissolvido (OD) satura-se o meio de cultura previamente esterilizado 
por 4 horas com o ar de trabalho. 
CALIBRAÇÃO DE ELETRODO DE OXIGÊNIO 
• Método de saturação de gases: Zero real 
 
• Para a posição 0% de oxigênio dissolvido, satura-se o meio de cultura previamente esterilizado por 4 
horas com gás inerte como nitrogênio e registra-se o valor no painel. 
CALIBRAÇÃO DE ELETRODO DE OXIGÊNIO 
• Método do zero eletrônico: 
 
• Após a saturação com gás de trabalho e registro do 100%, retira-se o cabo do eletrodo para eliminação 
do sinal elétrico e registra-se o zero no painel. 
Transferência de Oxigênio 
Prof. Dr. Marcelo Fossa da Paz 
Caminho do gás: 
Coeficiente volumétrico 
de transferência de 
oxigênio (kLa) 
O kLa é definido como o produto de dois termos: o coeficiente de transferência de 
massa de filme líquido(kL) e a área interfacial específica de troca de massa (a). Ambos 
dependem de uma série de variáveis que são agrupadas em três categorias: 
 
(1) propriedades do líquido, tais como: densidade, difusividade e tensão superficial; 
 
(2) propriedades dinâmicas do líquido, tais como viscosidade e parâmetros reológicos; 
 
(3) intensidade de agitação e fluxo de alimentação de gás. 
 
Em geral, as variáveis do grupo 1 não modificam drasticamente o coeficiente 
volumétrico de transferência de massa (kLa). As variáveis dos grupos 2 e 3, entretanto, 
alteram significativamente o kLa. 
FATORES QUE INFLUENCIAM NA 
TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO (kLa) 
Métodos para aumentar a taxa de transferência de oxigênio (kLa) no 
sistema: 
1 - Aumento da pressão; 
2 - Aumento da concentração de O2 no ar inserido no reator; 
3 - Aumento da agitação; 
4 - Aumento do fluxo de ar; 
5 - Redução de espumas e remoção de bolhas de ar da superfície. 
FATORES QUE INFLUENCIAM NA 
TRANSFERÊNCIA DE OXIGÊNIO (kLa) 
VELOCIDADE DE AGITAÇÃO 
GEOMETRIA DO BIORREATOR: FLUXO AXIAL 
GEOMETRIA DO BIORREATOR: FLUXO RADIAL 
TURBINAS 
REATOR SEM CHICANAS 
REATOR COM CHICANAS 
CHICANAS: POSIÇÃO 
DISPERSÃO 
DISPERSÃO 
DISPERSÃO 
DISPERSÃO 
DISPERSÃO 
DISPERSÃO