Avaliação do processo de filtração tangencial para clarificação de caldo de cultivo de Escherichia coli, para produção de celulases, utilizando floculantes

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Data

2021-12-13

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A microfiltração de células de E. coli e celulases, na presença de dois floculantes foi avaliada através de simulações utilizando o método de Runge-Kutta de 4ª Ordem para modelar o processo de filtração tangencial e estimar a energia gasta no mesmo e na bomba de recirculação. Os floculantes adicionados ao caldo de cultivo são polímeros catiônicos, com estrutura não elucidada neste trabalho. A estabilidade enzimática na presença destes polímeros foi avaliada, porém a produção de celulases foi abaixo do esperado, não sendo possível analisar os resultados de forma confiável. Utilizando como referência o experimento sem o uso de floculantes, foi possível observar uma diminuição de energia de 4,67%, para a menor pressão experimental (24400 Pa), no processo de filtração, apesar do tempo de processo ser maior. Para as simulações de gasto energético pela bomba de recirculação, os experimentos sem o uso de floculantes apresentaram uma diminuição de 22% no consumo energético com o aumento da pressão, enquanto que, ao usar estes polímeros, houve um aumento de 1,48 (floculante 17WATIPS610) e 6,27 (17WATIPS611) vezes no consumo de energia, utilizando como referência o processo sem floculantes e na menor pressão.
The microfiltration of E. coli cells and cellulases, in the presence of two flocculants, was evaluated through simulations using the 4th Order Runge-Kutta method to model the tangential filtration process and estimate the energy spent on it and on the recirculation pump. The flocculants added to the culture broth are cationic polymers, with a structure not elucidated in this work. The enzymatic stability in the presence of these polymers was evaluated, but the production of cellulases was lower than expected, making it impossible to reliably analyze the results. Using as a reference the experiment without the use of flocculants, it was possible to observe an energy decrease of 4,67%, for the lowest experimental pressure (24400 Pa), in the filtration process, despite the process time being longer. For the simulations of energy expenditure by the recirculation pump, the experiments without the use of flocculants showed a 22% decrease in energy consumption with increasing pressure, while when using these polymers, there was an increase of 1,48 (flocculant 17WATIPS610) and 6,27 (17WATIPS611) times in energy consumption, using as a reference the process without flocculants and at the lowest pressure.

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Palavras-chave

Microfiltração, Filtração tangencial, Celulases, Runge-Kutta, Microfiltration, Tangential Flow Filtration, Cellulases

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