AVALIAÇÃO DE PARÂMETROS HIDRODINÂMICOS DE OXI-TURBINA PARA BIORREATORES TIPO TANQUE AGITADO

INTRODUÇÃO: Biorreatores são fundamentais em processos fermentativos industriais e em pesquisas, proporcionando condições ideais para o crescimento de diversos tipos de células, incluindo microrganismos, células vegetais e animais. A aeração é um componente crucial nesses sistemas, tipicamente realizada em biorreatores de tanque agitado (STRs) com impelidores convencionais, como a turbina Rushton. OBJETIVOS: Este estudo visa desenvolver uma oxi-turbina autoaspersora inovadora para STRs, projetada para aerar o sistema sem a necessidade de compressores, oferecendo uma solução mais eficiente e com potencial para reduzir significativamente os custos energéticos associados. MATERIAIS E MÉTODO: Para isso, um biorreator STR foi construído e equipado com uma oxi-turbina fabricada a partir de um dissipador de calor de alumínio, projetado para otimizar a aeração com menor consumo de energia. Parâmetros hidrodinâmicos essenciais, como tempo de mistura, número de Reynolds, tensão de cisalhamento e coeficiente de transferência de massa de oxigênio (kLa), foram rigorosamente medidos para avaliar o desempenho da oxi-turbina. RESULTADOS: Os resultados mostraram que a oxi-turbina gerou aeração eficaz, com um tempo de mistura de apenas 2,29 segundos e um número de Reynolds de 30182,2, indicando um regime altamente turbulento e adequado para uma mistura homogênea. A tensão de cisalhamento foi calculada em 0,0318 Pa, um valor adequado para a operação em diversas culturas celulares. CONSIDERAÇÕES FINAIS: A principal vantagem da oxi-turbina é sua capacidade de aspirar ar para o sistema sem a necessidade de compressores, resultando em uma redução significativa no consumo de energia, tornando-a uma alternativa viável e econômica para aeração em STRs. Contudo, são necessários testes adicionais em condições estéreis para validar completamente a eficácia e segurança da oxi-turbina em aplicações biotecnológicas. Este estudo representa um avanço significativo no desenvolvimento de tecnologias de aeração mais eficientes e econômicas para biorreatores, com ênfase na redução de custos operacionais e no aumento da sustentabilidade energética.

PALAVRAS-CHAVE: 1. Biorreatores; 2. Aeração; 3. Tanque agitado; 4.Impelidores; 5 Oxi-turbina.